TURBOS, Turbocargador Geometria variable
El TURBO o Turbocargador de gases de escape aprovecha la ENERGÍA contenida en los GASES de ESCAPE para COMPRIMIR con ella el
Aire aspirado aumentando de esta manera el grado de llenado de los Cilindros obteniéndose un mayor rendimiento del Motor consiguiendose
MAYOR POTENCIA a igual Cilindrada y régimen de revoluciones.
Las ruedas de la TURBINA y del COMPRESOR van montadas en un EJE COMÚN, y de esta manera, se aprovechan los GASES de ESCAPE para COMPRIMIR
el Aire Aspirado que entra a través del Filtro de Aire, y con un poco más de Combustible (más caudal) se consiguen POTENCIAS superiores en
los motores. Nuestros Talleres Franquiciados dominan estas técnicas.
El régimen de GIRO o r.p.m. de las Turbinas del TURBO generalmente SUPERAN las 100.000 vueltas minuto, y por tanto, es muy importante no
descuidar el SISTEMA DE ENGRASE del Motor que deberá tener un ACEITE con Viscosidad Cinemática acorde a los Kms. que lleve rodados el coche,
estando además homologado por el A.P.I. (Instituto Americano del Petróleo) y por la ACEA (Asociación de Constructores Europeos del Automóvil).
Nuestra Franquicia presta mucha atención a este tema.
Los modernos Automóviles disponen de Turbos directos y otros sistemas de inyección en Diesel tal como: TDI; Common rail que utilizan
la Electrónica para su optimo funcionamiento.
En Internet hay información de los Integrados que tienen las UCE de los Coches y el Integrado Intel 82527; AU5780A de Philips;
Transmisor-Receptor SAE.J1850.VPW; DS80C390; 82C900; TLE6250 son utilizados en los circuítos, siendo necesario conocerlos.
Sólo falta advertir que estos CURSOS estan en el Programa Informático de AUTOXUGA y una pequeña muestra la pusimos en nuestra
web www.autoxuga.com para que se analice y sirva de apoyo a los profesionales de los Talleres en su LUGAR DE TRABAJO,
al objeto de poder ayudarles a la resolucion de los problemas tecnicos que les surjan.
Diagnosis de los TURBOS
PRIMER PASO.- Antes de proceder al Ciclo Práctico de DIAGNOSIS Turbo, AUTOXUGA recomienda hacer lo siguiente:
(Coches con UCE, se añade lo 1º).
*1º.-Borrar Memoria Averías fallos esporádicos desconectando Batería 5 min).
*2º.-Comprobar hermeticidad en Admisión y Escape (que no existan fugas).
*3º.-Comprobar obstrucción/fugas en MANGUITOS Limitación Presión Carga.
*4º.-Comprobar Resistencia BOBINA de Presión Carga (20 a 50 Ohmios).
*5º.-Comprobar que llegue a BOBINA Presión Carga, Tensión de Batería.
*6º.-Verificar Calado Distribución; Puesta a Punto y Presión de Compresión.
*7º.-El Aceite Motor debe estar a 80ºC (Temperatura normal de uso).
NOTA: Realmente todas las operaciones anteriores debieran hacerse antes de salir a CARRETERA a comprobar el funcionamiento del TURBO,
pero en la práctica, se hace la COMPROBACIÓN del TURBO en Carretera. Al NO OBTENER valores correctos, es cuando se procede a verificar todo
lo anterior.
SEGUNDO PASO.- Se CONECTA un Manómetro con escala de 0 a 2,5 bar (por ser de mayor precisión) en cualquier lugar de la
ASPIRACIÓN MOTOR (entre la Mariposa y los Cilindros), llevándolo al interior del coche.
Para evitar confusiones de LECTURAS sobre Presiones ABSOLUTAS (1,7 ÷ 1,9 de Presión Turbo), o RELATIVAS como la que se obtendrá
en el Manómetro expuesto (0,7 bar ÷ 0,9 bar de Presión Turbo), se muestra un VACUÓMETRO en dónde se puede hacer el siguiente experimento:
SOPLANDO al máximo con la BOCA, se obtiene alrededor de 0,15 a 0,20 bar; y ASPIRANDO al máximo se llega a
-0,4 a -0,5 bar. La DEPRESIÓN que genera un Motor al RALENTÍ suele ser de -0,3 a -0,6 bar (según desgaste del motor).
TERCER PASO.- Se sale a Carretera para comprobar la PRESIÓN de CARGA del TURBO y para ello debe hacerse un recorrido mínimo de
3 km a elevada velocidad (sin pisar el pedal de freno o similar ya que en los coches con UCE se reduce el Caudal de Inyección y saldrán
medidas erróneas).
*En el momento de la Comprobación de la PRESIÓN DE CARGA se rodará en 3ª ó 4ª velocidad a un mínimo de 60 kms/h y se
acelerará a TODO GAS, comprobando que a 3.000 r.p.m. se obtengan valores de 0,80 ÷ 0,90 bar en TURBOS normales, y de
1,2 bar en TURBOS de GEOMETRIA VARIABLE.
CORRECCIONES POR ALTURA SOBRE NIVEL DEL MAR.-(Valores orientativos)
*0,825 bar sobre nivel del Mar y hasta 1.000 metros de altitud equivale a:
*0,785 bar: Que sería la Presión anterior medida a 1.300 metros de altitud.
*0,755 bar: idem. a 1.800 metros de altitud.
*0,715 bar: idem. a 2.500 metros de altitud.
NOTA: No debe sobrepasarse Valores PRESIÓN CARGA porque se DETERIORAN los TURBOS. (En el argot mecánico: REVIENTAN, o se
DESTROZA el Motor).
POSIBLES FALLOS.- Si de SOBREPASA la Presión de Carga debe verificarse la VÁLVULA LIMITACIÓN PRESION DE CARGA...Si se
alcanzan 0,80 bar a menos de 2.500 r.p.m. se notará una pérdida de Potencia y hay que verificar: CALIDAD del Combustible
y Válvula CORTE en decelaración en caso de que el sistema la tenga...Si no se ALCANZA la Presión de Carga, hay que reemplazar como primera
medida la VALVULA LIMITACIÓN PRESION CARGA; Presión Cilindros, etc. tal como se indicó en el PRIMER PASO.
Funcionamiento del TURBO
Con los TURBOS ó Turbocompresores, se consigue aumentar la Potencia de un Motor ya que se conduce a los Cilindros AIRE precomprimido
que junto con una mayor alimentación de Combustible se logra un AUMENTO de Potencia (20 a 30%), según diseño del motor.
Los GASES DEL ESCAPE de todos los Cilindros son conducidos directamente a la TURBINA del TURBO a través del Colector de Escape,
haciendo que la energía de estos gases impulsen la rueda de la Turbina a una velocidad de giro que suele superar las 100.000 r.p.m.
(vueltas por minuto) y que al estar unida solidariamente a la Turbina que hace de Compresor, el Aire fresco aspirado es pre-comprimido
e impulsado a los Cilindros que en este caso se puso un RADIADOR (Inter-Cooler) para enfriamiento del Aire fresco pero que no tienen todos los
coches según informa AUTOXUGA.
Sobrepasándose una determinada Presión de Carga (0,9 bar en TURBOS normales y 1,2 en los de GEOMETRIA variable) debiera abrirse
la VÁLVULA de DESCARGA (figura inferior Derecha) para que parte de los gases de escape vayan directamente al TUBO de ESCAPE a través del Tubo
Ondulado. Si falla la VÁLVULA de DESCARGA, al originarse un EXCESO de Presión sobre la Turbina, el CONMUTADOR de SEGURIDAD debiera
desconectar la Bomba de Combustible en motores Gasolina, o el Sistema de Inyección en Diesel. Si se MANIPULAN estos elementos
y no se CORTA la PRESIÓN, el TURBO inyecta cada vez más y más PRESIÓN hasta que se ROMPE la Película de Engrase entre el
Eje de las Turbinas y Cojinetes Deslizantes y se funden o gripan estos componentes, conociendose este DETERIORO en el argot mecánico
como Turbo REVENTADO.
Ciclos de funcionamiento del TURBO
Condición de RALENTÍ y Carga Parcial Inferior.- En estas condiciones la rueda de Turbina de los Gases Escape es impulsada por medio
de la baja energía de los GASES de ESCAPE, y el Aire fresco aspirado por los Cilindros no será pre-comprimido por la Turbina del
Compresor. Simple aspiración del motor.
Condición de Carga Parcial MEDIA.- Cuando la Presión en Tubo Aspiración (entre Turbina y entrada presión a Cilindros) se acerca a la
Atmosférica, se impulsa la rueda de Turbina a un régimen de revoluciones más elevado y el Aire fresco aspirado por la Turbina (Compresor) es
pre-comprimido y conducido hacia los Cilindros bajo Presión Atmosférica o ligeramente superior, actuando ya el Turbo en su función
de TURBO-CARGADOR del Aire fresco.
Condición de Carga Parcial SUPERIOR y Plena Carga.- En esta fase continúa aumentando la energía de los gases de escape sobre la
Turbina de Escape y se alcanzará el valor máximo que debe regular la VÁLVULA de DESCARGA y cuya prueba de Presión en Carretera se
describió antes. En esta fase, el Aire fresco aspirado por la Turbina compresora es comprimido a la máxima presión que no debe
superar 0,9 bar en los TURBOS normales y 1,2 bar en los de GEOMETRÍA variable. Para que aumentando las r.p.m. motor no
envíe EXCESIVA PRESIÓN la Turbina Compresora, la VÁLVULA de DESCARGA abre más o menos para que parte de esos Gases Escape
vayan directamente al TUBO de ESCAPE.
VALVULA de DESCARGA; Funcionamiento
El TURBOCARGADOR aprovecha la energía de los gases que se expulsan a través del Colector de Escape para comprimir con ayuda de
esa energía el AIRE que entra a los Cilindros en sus Ciclos de Trabajo; y por tanto, a igual Cilindrada, aumenta la CANTIDAD de Aire en los
Cilindros, e inyectando más Combustible, se obtiene más Potencia a las mismas r.p.m., sobrepasando el TURBO las 100.000
vueltas minuto, encargándose de CONTROLAR la Presión de Alimentación en el COLECTOR de PRESIÓN la Válvula de Descarga por
dejar pasar gases del Colector de Escape directamente al TUBO de ESCAPE. Cuanto mayor sea el Par de Giro a bajo régimen de r.p.m.
más elástico será el motor y el Par de Giro lo determina en gran medida el relleno de los Cilindros.
La Válvula de Descarga se abrirá más o menos en función de la Presión del aire de alimentación que actúa sobre el
lado inferior de la Membrana, dejando pasar más o menos GASES DE ESCAPE directamente al TUBO DE ESCAPE a través de la
bifurcación de la Válvula. En AUTOXUGA se ampliarán conceptos.
Como el TURBO está expuesto a elevadas exigencias térmicas cuando se le solicitan altas velocidades, es por lo que el ENGRASE de los
Cojinetes DESLIZANTES va a ser muy COMPROMETIDO, ya que se somete el ACEITE a elevadas Temperaturas; y por desequilibrios
dinámicos de las DOS Turbinas, cuando se le adicionan o pegan restos de Aceites o Carbonillas a las PALETAS CURVAS del Rodete
(Álabes de las Turbinas) se producen vibraciones con distintas frecuencias que entrando en resonancia pueden ROMPER la
película de engrase lo que producirá micro-gripajes. Además, el EJE de las TURBINAS está sometido en todo momento a notables
diferencias de temperatura (problema de la barra) en dónde el Calor del extremo caliente se transmite por Radiación y Convección
(Q = -lS׶t/¶x)
que acentúa el problema de la LUBRICACION ya que se puede carbonizar el Aceite, siendo aconsejable después de que se efectúen
RECORRIDOS a altas velocidades no parar el motor inmediatamente. Se recomienda dejar el motor al RALENTÍ un mínimo de 30 seg
para GARANTIZAR una Lubricación óptima cuando se vuelva a arrancar de nuevo. Un Aceite Homologado por el API y la ACEA es fundamental.
TURBOS de GEOMETRÍA Variable
La diferencia que existe entre los TURBOS tradicionales y los de GEOMETRÍA variable es que los primeros disponen de un bypass para que
en regímenes superiores y cuando se producen elevadas presiones, una parte de los gases pasan DIRECTAMENTE al Tubo de Escape
sin pasar por la TURBINA ya que la VALVULA de DESCARGA hace esta función a través de las distintas presiones que actúan sobre la membrana
que mueve la Válvula de gases.
Los TURBOS de GEOMETRÍA variable se basan en que un recipiente DEPRESOR mueve una varilla que abre más o menos unas
COMPUERTAS ó GUIAS para que a pocas r.p.m. del motor se CIERREN dichas COMPUERTAS y a elevadas r.p.m se ABRAN; y
de esta manera, cuando se disminuye la SECCIÓN, aumenta la VELOCIDAD de los gases (Ecuación de la Continuidad: S×V = S´× V´,
que poniendo un ejemplo práctico sería; Sección=40 y Velocidad=30, el CAUDAL es 1200; obteniéndose esos mismos 1200
si reducimos la Sección a la mitad=20, y aumentamos la Velocidad al doble=60; es decir: 40×30 = 20×60 = 1200).
TURBOS de GEOMETRÍA variable; Recomendaciones de Uso:
Según nos consta en AUTOXUGA, debiera cuidarse mucho la CALIDAD del Aceite que se eche al motor (debiera estar Homologado por el API y por la
ACEA. Que el envase no diga; CUMPLE...SOBREPASA...DE ACUERDO CON...etc., sino que mirando en nuestra Web: www.autoxuga.com, y en
Sección ACEITES, se debe entrar en el API y comprobar que el Aceite a USAR esté HOMOLOGADO para el Pais en dónde se va a utilizar),
ya que el conjunto de varilla y PALANCAS que son accionadas por el DEPRESOR, al coger suciedades (barnices por DEFICIENTE CALIDAD de los ACEITES),
hace que se agarroten las GUIAS ó COMPUERTAS, y el TURBO deja de trabajar correctamente, con pérdida de potencia. Al notar una disminución de
potencia conviene hacer como primera aproximación la PRUEBA de Diagnosis de los TURBOS, comprobando las presiones en Carretera.
Funcionamiento de los TURBOS de GEOMETRÍA variable:
En primer lugar habrá que comprobar que las GUIAS ó COMPUERTAS trabajen correctamente; y la prueba en Carretera orientará sobre su funcionamiento.
Las GUIAS ó COMPUERTAS van insertadas cobre una Corona (según se ve en el dibujo), pudiendo regularse el Perno ó PALANCA de unión
al DEPRESOR para que las GUIAS ó COMPUERTAS abran antes ó después. Si las COMPUERTAS están en apertura máxima, indica que hay una avería
ya que la máxima inclinación la adoptan para la FUNCIÓN de emergencia.
No llegando TENSIÓN a Electroválvula Limitadora PRESIÓN Sobrealimentación, llega PRESIÓN Atmosférica hasta el DEPRESOR y las
GUIAS ó COMPUERTAS de paso GASES ESCAPE adoptan posición de apertura máxima.
Para conseguir la máxima Presión de Sobrealimentación a BAJAS r.p.m. deben cerrarse las GUIAS ó COMPUERTAS ya que disminuyendo
la Sección y Caudal GASES, aumenta la VELOCIDAD de la Turbina por mayor empuje de los Gases de Escape al conseguir mayor Velocidad
(Menor Sección = Mayor Velocidad).
Los COMPONENTES que intervienen en el Funcionamiento de los TURBOS de GEOMETRÍA variable son: Transmisor Temperatura en Colector Admisión;
Transmisor de r.p.m.; Transmisor Presión Colector Admisión como SEÑALES DE ENTRADA, y la UCE envía cadencias de negativo
(Frecuencias en Hz=ciclos/seg) calculados por el Microprocesador que hace que la Electroválvula Limitadora PRESIÓN Sobrealimentación abra
más o menos las GUIAS ó COMPUERTAS por medio de la Palanca del DEPRESOR consiguiendo que entren más o menos GASES a la TURBINA.
En el supuesto de AUSENCIA de Tensión, se ABRE la Electroválvula quedando también ABIERTAS las COMPUERTAS.
Los TURBO-Diesel y TURBO-Gasolina
Tanto en motores Diesel como de Gasolina, el funcionamiento de los TURBOS va a ser similar; los GASES de Escape impulsan una Turbina que en
unión solidaria a través de un EJE con otra Turbina compresora introducirá AIRE a presión en los Cilindros que si se le añade algo más
de COMBUSTIBLE aumenta la Potencia del motor con la misma cilindrada. La regulación de la PRESIÓN en los TURBOS se hace de distinta forma según
diseño del fabricante, y la DOSIFICACIÓN del Combustible se logra en los DIESEL:
Empobrecimiento de la alimentación: Si existe DEPRESIÓN encima de la membrana, el Anillo de Regulación accionado mediante
la Superficie CÓNICA y Palancas, deja salir parte del COMBUSTIBLE del Embolo de Alta Presión hacia el interior de la Bomba
(presión de transferencia), y por tanto, el CAUDAL que sale hacia los inyectores será el adecuado para un funcionamiento al RALENTÍ y
para una Carga Parcial INFERIOR). Ampliación de AUTOXUGA en Informática.
Funcionamiento a Carga Parcial MEDIA y PLENA CARGA: En estas condiciones, actuará encima de la membrana la Presión que genere el
TURBO (0,7 a 0,9 bar), y por tanto, la CARRERA del Anillo de Regulación no dejará salir Combustible al interior de la Bomba,
canalizándose todo el Caudal hacia los Inyectores para que inyecten más Combustible, consiguiendose una mayor Potencia del Motor dado
que hay más cantidad de COMBUSTIBLE y de AIRE.
Los TURBO-Gasolina:
Se describe un TURBO Gasolina con variados componentes que en la práctica son muchos menos pero de esta manera se explica el funcionamiento complejo
de todo el Sistema para los casos en que se disponga de tales componentes:
Funcionamiento al RALENTÍ: La DEPRESIÓN que existe en el Tubo de aspiración (después de la Mariposa de gases) y también la que
existe antes de dicha mariposa es similar; por tanto, las Válvulas de RETARDO, de RETROCESO, y otras que pueda haber, según el sistema,
estarán a la misma presión y el TURBO no inyectará Presión hacia los Cilindros.
Si el Sistema con TURBO dispone de Válvula Termoneumática y Regulador Fase Calentamiento y otros, habrá DEPRESIÓN ó PRESIÓN en ese tramo del
circuíto neumático, y según esté ABIERTA o CERRADA la Electroválvula Limitadora PRESIÓN de Sobrealimentación (en el dibujo se ponen DOS pero solo es UNA),
según versiones de motores, su APERTURA se produce por cierre/apertura de un INTERRUPTOR en la Mariposa de Gases o por enviarle Tensión la UCE.
TURBOS de Gasolina; Funcionamiento
Funcionamiento en Carga Parcial MEDIA: Con la Mariposa de Gases a media apertura, se tiende a igualar la presión de ANTES y DESPUES en la
Mariposa Gases, y por tanto, al existir la misma presión en el circuíto, se cierra la Válvula de Retroceso (lado Izquierdo), y mientras la
Electroválvula Limitadora PRESIÓN de Sobrealimentación (mecánica o electrónica) no se abra, en el DISTRIBUIDOR de ENCENDIDO las cámaras de
la caja de Retardo y Adelanto estarán a una misma presión y no se producirá AVANCE del Encendido. Esto rige en Sistemas Mecánicos ya que en
los Electrónicos con UCE se dispone de Sensores r.p.m. y de Presión, que según el GRADO de CARGA (ver Encendidos Electrónicos y Curvas Características),
ya se regula el AVANCE del ENCENDIDO.
Funcionamiento en Carga Parcial SUPERIOR: Con la Mariposa de Gases my abierta o abierta del todo, en el Colector de PRESIÓN se tiene Presión
del TURBO (0,7 a 0,9 bar) y esa misma Presión también se tiene en la Caja de Adelanto del DISTRIBUIDOR de ENCENDIDO, mientras que la DEPRESIÓN que
se produce en la Admisión abre la Vávula de Retardo, por lo que se produce AVANCE del ENCENDIDO; y en caso de que se disponga de Regulador Fase
Calentamiento, también se producirá un aumento de la DOSIFICACIÓN del Combustible. Para los Sistemas con UCE se debe mirar de nuevo (Encendidos
Electrónicos y Curvas Características que figura en el citado Curso) ya que el enriquecimiento del Combustible se hace conforme se explicó allí.
En la Electroválvula Limitadora PRESIÓN de Alimentación del lado izquierdo, no se indica Depresión en la parte superior ya que consta en la figura
de la derecha, siendo la misma Válvula, pero representándose DOS, para diferenciar los Sistemas Mecánicos de los Electrónicos. La comprobación
del TURBO se hará como se indicó al inicio en DIAGNOSIS y con un MANÓMETRO tal como el expuesto y que lo VENDE Autoxuga por 110 Euros + Portes.
Consideraciones Técnicas sobre TURBOS
Como los TURBO están expuestos a elevadas exigencias térmicas al solicitarle altas velocidades al motor, el ENGRASE de los
Cojinetes DESLIZANTES es muy COMPROMETIDO, por someterse el ACEITE a elevadas Temperaturas y desequilibrios dinámicos de las
DOS Turbinas en caso de que se le adicionen o peguen restos de Aceites o Carbonillas a las PALETAS CURVAS del Rodete (Álabes de las Turbinas
del TURBO), que producirán vibraciones con distintas frecuencias que entrando en resonancia pueden ROMPER la película de engrase
lo que producirá micro-gripajes. Además, el EJE de las TURBINAS está sometido en todo momento a notables diferencias de temperatura
(problema de la barra) en dónde el Calor del extremo caliente se transmite por Radiación y Convección
(Q = -lS׶t/¶x)
que acentúa las exigencias de LUBRICACION porque se puede carbonizar el Aceite, debiendo utilizarse Aceites que estén HOMOLOGADOS por el API y
la ACEA para cada Pais en donde se utilice.
El TRABAJO del rodete del TURBO, en Kg×m por Kilogramo de Gas sin definir nº de Álaves (paletas) para el caso de admitir que el GAS se aplica
siempre con un ángulo de 90º, viene definido por la expresión: L{1+2µ/z×1/(1-R/r)²} (Hütte II-915), sin entrar en el análisis de rendimientos
y trazados de las paletas para compresiones adiabáticas en diagramas TS.
Por otro lado, y debido al problema de la barra:
(Q = -lS׶t/¶x),
VARIAN los diámetros Interiores y Exteriores de los Cojinetes DESLIZANTES, por lo que las TOLERANCIAS en Sistema ISA deben permanecer en
H7/h6 (según la Selección DIN 7154-1ª Hoja) que tienden a ajustes con juego para los casos de trabajo con temperaturas normales de
funcionamiento. La RUGOSIDAD (Ra) de la Superficie del EJE Turbinas y AGUJERO de Cojinetes debe ser: Ra = 0,4µ por lo que la
Viscosidad Cinemàtica del ACEITE según HOLGURAS por USO ES MUY IMPORTANTE: Ver Sección de ACEITES MOTOR
en Web: www.autoxuga.com
La Capacidad de Carga del Cojinete AXIAL deberá cumplir como mínimo la Recomendación ISO R 281 que relaciona CAPACIDAD de
Carga Dinámica (Ca) en Kg. y CARGA equivalente en Kg (Pa), según relación: (Ca/Pa)³ para obtener una DURACIÓN
en HORAS de un Rodamiento de: 16666/n×(Ca/Pa)³
Control PRACTICO-RUTINARIO de los TURBOS:
Se hace la DIAGNOSIS según explicación del inicio y midiendo PRESIÓN TURBO mediante el MANÓMETRO que vende
AUTOXUGA a 110 Euros + Portes. En caso de notar algo anómalo, se suelta el MANGUITO de Goma de la Admisión, y con la mano se
CONTROLA el juego de la Turbina de Compresión. Si se notan holguras apreciables hay que pensar en reparar el TURBO muy pronto,
pues de lo contrario (y alargando dicha intervención), es muy posible que haya que sustituirlo. Esto es válido siempre que el TURBO no esté
totalmente gripado, con succionamiento de EXCESIVO aceite para la Admisión.
Debieras instalar estas aplicaciones en tu movil
