Consejos turbo
Lo que debes saber sobre tu Turbo
El turbocharger es uno de los componentes más importantes cuando se trata de tuning. En la vida cotidiana, podemos cometer muchos errores si no sabemos cómo manejarlo correctamente. Además, para aumentar el rendimiento, la interacción de las diferentes partes del turbo y otros componentes del motor es fundamental. Por eso, aquí encontrarás valiosos consejos sobre turbo que facilitarán mucho tu día a día en el tuning. Incluye temas como el calentamiento y enfriamiento del turbo, preguntas importantes sobre la admisión, el Wastegate y más. Y también aprenderás si puedes reparar tu turbo tú mismo, qué tipos de cargadores existen y mucho más.
- 1. ¿Cómo está construido un turbocompresor?
- 2. Por qué nunca se deben acelerar con aire comprimido las piezas giratorias de un turbocompresor
- 3. ¿Por qué hay que calentar lentamente un motor turbo?
- 4. Mi turbocompresor está averiado, ¿puedo repararlo yo mismo?
- 5. ¿Qué hay que tener en cuenta tras una avería del turbocompresor?
- 6. ¿Qué hay que tener en cuenta al instalar un turbocompresor?
- 7. Quiero instalar un turbocompresor más grande para aumentar el rendimiento, ¿qué debo tener en cuenta?
- 8. ¿Cómo puedo interpretar el mapa característico del compresor?
- 9. Cantidad de aire / masa de aire (eje x):
- 10. Presión de sobrealimentación / relación de compresión (eje y):
- 11. ¿Qué caracteriza a un buen colector turbo?
- 12. Construya usted mismo un colector turbo: con bridas de Bar-Tek
- 13. Twin Scroll / Single Scroll: lado de escape de un solo flujo o de doble flujo: ¿cuál es la diferencia?
- 14. ¿Qué debo tener en cuenta con respecto a la aspiración de aire?
- 15. ¿Cómo puedo reconocer un buen intercooler?
- 16. ¿Qué es una válvula de descarga?
- 17. ¿Cómo funciona la regulación de la presión de sobrealimentación?
- 18. ¿Qué indica la relación A/R?
- 19. ¿Cómo puedo interpretar el mapa característico de la turbina de gases de escape?
- 20. ¿Cuáles son las diferencias entre los turbocompresores de KKK, Garrett, Borg Warner y Turbonetics?
- 21. KKK Lader
- 22. Garrett Lader
- 23. EFR Lader
- 24. Turbonetics
¿De qué está compuesto un turbolader?
El turbolader está formado por
- una turbina de escape, que es impulsada por los gases de escape del motor,
- una eje, que a su vez es impulsado por la turbina de escape y
- una turbina de aire fresco en el otro lado del eje, que aspira aire mediante la energía mecánica suministrada por el eje y lo suministra al motor.
Los turboladers modernos alcanzan velocidades de rotación del eje superiores a 200.000 revoluciones por minuto, además, un turbolader está expuesto a temperaturas de gases de escape superiores a 1000°C. Esto genera altas cargas de material hasta alcanzar el límite de durabilidad.
Por qué nunca se deben acelerar las partes giratorias de un turbosistema con aire comprimido
Si el turbolader supera su velocidad de rotación de ruptura, la fuerza centrífuga en las ruedas de la turbina se vuelve tan grande que la turbina de gases de escape o la turbina de aire fresco puede romperse. Esto ocurre de manera explosiva y, en casos especialmente graves, incluso pueden perforar la carcasa.
¿Por qué debería un motor turbo calentarse lentamente?
En realidad, se debería calentar lentamente cualquier motor del que se desee obtener una mayor durabilidad. De esta manera, el pistón y otros componentes alcanzan gradualmente su temperatura de funcionamiento y, por lo tanto, la expansión adecuada en relación con sus contrapartes. Además, se evita un desgaste excesivo.
Con el turbocompresor es similar. Si se calienta muy rápidamente, por ejemplo, sometiéndolo a altas cargas con un motor frío y generando altas temperaturas de gases de escape, el calor no se distribuye uniformemente en el compresor. Esto puede provocar tensiones en el material, grietas y un aumento en la carga de los cojinetes. Además, el turbocompresor es lubricado por el aceite del motor. Si el aceite aún no ha alcanzado su temperatura de operación, sus propiedades de lubricación no son óptimas.
Por lo tanto, si se aprecia el turbocompresor y el motor, se debe vigilar la indicación de temperatura del aceite y solo someter el motor a cargas completas cuando se hayan alcanzado los 80°C.
¿Por qué se recomienda que los motores turbo se enfríen en frío y que se deje el motor en ralentí unos momentos antes de apagarlo?
Cuanto menor sea la temperatura y la velocidad de rotación de las turbinas en el turbocompresor antes de apagar el motor, mejor será para el compresor. Mientras el motor sigue en marcha, el turbocompresor recibe lubricación fresca de la bomba de aceite del motor, lo que ayuda a disipar el calor. Además, dependiendo de la carga, la turbina de gases frescos siempre genera un flujo de aire que también ayuda a enfriar. La mayoría de los compresores también cuentan con una entrada y salida de agua de refrigeración, alimentadas por la bomba de agua del motor.
Si se apaga el motor y la refrigeración por aceite, aire fresco y agua de refrigeración desaparece, se produce un sobrecalentamiento en el turbocompresor: la temperatura se transfiere desde la carcasa de gases de escape a la carcasa con los cojinetes y hasta la parte del lado de admisión, ya que estos componentes dejan de enfriarse. Si esto sucede demasiado rápido, puede provocar tensiones en el material y grietas por calor. También, los sellos y cojinetes sufren una carga térmica elevada. El aceite en los cojinetes puede sobrecalentarse y carbonizarse. Además, el agua de refrigeración en los canales del compresor puede hervir, formando burbujas de vapor que generan puntos de calor sin refrigeración.
"Siempre pienso en el pobre turbocompresor del Golf TDI de mis vecinos, cuando el coche aún en la entrada del garaje, en segunda marcha y casi a plena carga, se somete a esfuerzos y luego se apaga el motor de inmediato. La unidad de control del motor intenta primero obtener la mayor cantidad posible de presión de sobrealimentación, ya que se solicita mucho torque. El compresor se acelera al máximo posible a bajas revoluciones y, cuando alcanza aproximadamente 10.000 rpm, simplemente se le roba la lubricación y refrigeración. ¡Realmente no es bueno!" - Bartek
Si solo eres conductor y no o poco técnico en reparación de vehículos, solo debes prestar atención a un calentamiento y enfriamiento cuidadoso y puedes seguir explorando en la tienda. Quienes deseen saber más técnicamente, deben continuar leyendo.
¿Qué tener en cuenta después de un daño en el turbo?
En primer lugar, se debe analizar cuidadosamente la causa del daño y resolverla antes de instalar un nuevo turbo. Además, es importante asegurarse de que todos los conductos de admisión y de aire de carga estén limpiados a fondo. También se debe limpiar el colector de escape para evitar que virutas o piezas rotas entren en el nuevo turbo en funcionamiento o en el motor.
¿Qué se debe tener en cuenta al instalar un turbosistema?
- Las líneas de suministro y drenaje de aceite deben ser siempre reemplazadas, ya que podrían estar obstruidas.
- También es recomendable instalar un filtro de aire nuevo para que el nuevo turbo pueda respirar libremente y no se vea limitado en su rendimiento.
- Todas las juntas relacionadas con el turbolader deben ser reemplazadas. Por ejemplo, si una junta de colector de escape en un cilindro está defectuosa, el turbolader no recibirá la cantidad total de gases de escape, lo que es similar a tener un Wastegate ligeramente abierto. Esto impide que toda la regulación de la presión de sobrealimentación funcione correctamente y puede causar efectos importantes por un pequeño defecto.
¿Cómo puedo interpretar el mapa del compresor?
Cantidad de aire / masa de aire (eje x):
Lo que determina el rendimiento es la cantidad de aire o masa de aire que el turboloader puede suministrar. Las especificaciones de los fabricantes, lamentablemente, varían. Garrett, por ejemplo, indica la masa de aire en lb/min. 10 lb/min. son adecuados para aproximadamente 100 CV de potencia del motor. Un turboloader que alcanza 50 lb/min. a 2 bar de presión de carga, es decir, para 500 CV a 2 bar de presión de carga, es adecuado, siempre que, por supuesto, el motor también pueda procesar esa cantidad de aire a 2 bar de presión de carga.
10 lb/min. equivalen aproximadamente a 4,538 kg/min., para quienes quieran convertir las especificaciones de otros fabricantes al sistema métrico. Para convertir a volumen de aire, es necesario tener en cuenta la presión y la temperatura del aire. Una presión de aire de 1013,25 hPa y una temperatura de 15°C corresponden a una densidad de aire de 1,225 kg/m³. Por lo tanto, en nuestro ejemplo, 10 lb/min. → 4,538 kg/min. x 1,225 kg/m³ = aproximadamente 5,56 m³/min. o aproximadamente 5560 l/min. a través de un motor con una potencia de 100 CV.
Presión de sobrealimentación / Tasa de compresión (eje y):
La presión de sobrealimentación debería ser conocida por cualquier persona que trabaje con turbos. La presión de sobrealimentación se desarrolla cuando se suministra al motor un mayor volumen de aire o masa de aire que el motor, sin carga, podría procesar como motor aspirado.
Por ejemplo, al aumentar el caudal del motor mediante árboles de levas con tiempos de apertura más largos, la presión de sobrealimentación disminuirá con el mismo volumen de suministro del compresor. Sin embargo, la masa de aire procesada aumenta, lo que incrementa la potencia a pesar de la caída en la presión de sobrealimentación.
La presión de sobrealimentación no se indica directamente en el mapa del compresor, sino como tasa de compresión antes del compresor en relación con tasa de compresión después del compresor. Para una tasa de compresión de 2,5, la presión de sobrealimentación es aproximadamente 1,5 bar, es decir, la tasa de compresión menos 1.
¿Qué hace que un buen colector de turbo sea?
Es importante distinguir entre colectores de sobrealimentación por estancamiento y colectores de sobrealimentación por impulso.
Colectores de sobrealimentación por estancamiento se utilizan principalmente en motores de serie, pero también están disponibles para tuning. Son adecuados en espacios reducidos. En un colector de sobrealimentación por estancamiento, los canales de los cilindros individuales se unen en un recorrido corto antes del turbocompresor. Antes del turbocompresor, se forma un estancamiento de gases de escape, lo que impulsa la turbina de gases de escape. Los colectores de sobrealimentación por estancamiento suelen ser piezas de fundición, menos comúnmente estructuras soldadas. Quienes desean lograr una ligera mejora de rendimiento, pueden optar por colectores de sobrealimentación por estancamiento o simplemente usar un turbocompresor compatible con sus colectores de serie.
Colector de sobrealimentación son, cuando se desean aprovechar todas sus ventajas, una de las disciplinas más destacadas en la construcción de motores turbo. Generalmente están compuestos por estructuras de tubos soldadas y muy retorcidas, con la misma longitud de tubo en el camino desde los cilindros individuales hasta el turboloader. Un Colector de sobrealimentación no solo debe impulsar la turbina mediante la retención de gases de escape, sino también mediante la energía de choque de los gases que salen por la válvula de escape. Por ello, estos colectores deben estar diseñados para favorecer el flujo y respetar la secuencia de encendido.
Ejemplo: En un motor de 4 cilindros, la secuencia de encendido es 1-3-4-2. Si todos los tubos confluyen en un colector 4-en-1 antes del turboloader, los tubos deben llegar al colector de manera que se genere un giro en el flujo de gases de escape: cilindro 1 junto a 3, 4 junto a 3 y 2 junto a 4. De este modo, los golpes de presión de los cilindros circulan en un ciclo y generan un remolino. Además, las ondas de presión pueden actuar de forma uniforme sobre la turbina de escape del turboloader.
Si en el mismo ejemplo se utiliza un turboloader con carcasa de escape de doble salida, los cilindros con mayor distancia de encendido deben agruparse, por ejemplo, 1 con 4 y 3 con 2, o en un motor de 6 cilindros con secuencia 1-5-3-6-2-4 y carcasa de doble salida, los cilindros 1-3-2 y 5-6-4.
Al diseñar un Colector turbo, siempre se debe tener en cuenta que esté fabricado con un material lo más resistente al calor y a la corrosión posible. Aunque es muy raro de encontrar, los Colector turbo con colectores insertados o desmontables son ideales, ya que la conexión por encaje evita tensiones térmicas. Así, también se pueden fabricar con tubos de paredes delgadas sin riesgo de fisuras. En los colectores sin colector insertado, la construcción y la elección del material son más determinantes que el grosor del material para evitar grietas con el tiempo.
Construcción de colectores de turbo propios – Con flanges de Bar-Tek
Quienes deseen construir su propio colector de turbo pueden adquirir en nuestra tienda los flanges adecuados. Están fabricados en acero inoxidable resistente al calor. Incluso si solo se desea identificar un flange en una pieza, estos dibujos son útiles. Aquí una resumen de los flanges más comunes, flanges especiales disponibles bajo solicitud.
T25
T3
T4 Devided
T4
Twin-Scroll / Single-Scroll: Entrada única o doble en la carcasa del turbo – ¿en qué difieren?
A partir de cierto tamaño de compresor, existen en algunos casos carcasas de turbina de entrada única o doble. Una carcasa de turbina de doble entrada mejora la respuesta del compresor solo si también se construye un colector de admisión con impulso adecuado para ello. En un motor de 4 cilindros con un orden de encendido 1-3-4-2, por ejemplo, siempre deben conectarse los dos cilindros con mayor distancia de encendido a un canal en la carcasa de la turbina. Es decir, los cilindros 1+4 y 2+3 deben ir juntos. Esto también permite una conducción del colector orientada al par motor, similar a un colector 4in2in1.
Se debe evitar instalar una carcasa de turbina dividida en un colector que primero combine los 4 cilindros y luego divida nuevamente el flujo de gases de escape. Estos turbos no están diseñados para ello y la respuesta a bajas revoluciones del motor se verá afectada negativamente. Para estos casos, se recomienda una carcasa de entrada única.
Por lo tanto, si se desea un buen comportamiento de respuesta y una presión de gases de escape no demasiado alta, incluso con un turbo grande, y se tiene la capacidad de construir un colector de escape adecuado, se puede optar por una carcasa de doble entrada. Para cargas de sobrealimentación y turbos más pequeños, el esfuerzo no vale la pena. Así, ambas variantes tienen su justificación.
¿Qué debo tener en cuenta en la toma de aire?
Lo más importante es que el turbolader pueda aspirar la mayor cantidad posible de aire, lo más frío y seco posible, con la menor resistencia al flujo. Aunque con una frase prácticamente se dice todo, esto a menudo no es fácil de lograr.
Primero, se debe prestar atención a que la superficie del filtro de aire no sea demasiado pequeña, ya que de lo contrario se genera demasiada resistencia al flujo.
Ejemplo: El filtro de aire de un Porsche GT3 con 435CV tiene las dimensiones: 178mm x 522mm. Por lo tanto, sin considerar el elemento de filtro de aire plegado, la superficie es de 92916mm². Esto equivale a 92916mm² / 435PS = 213.6mm² / CV. Porsche, como fabricante, seguramente no querrá reducir la potencia de sus motores a través del caudal del filtro de aire, por lo que con este valor se puede calcular aproximadamente cuánta superficie de filtro se necesita para un proyecto con turbocompresor.
Desafortunadamente, en muchas modificaciones se ven filtros grandes, pero a menudo están sin protección en el compartimento del motor. Así, aspiran aire caliente y se pierde potencia. Sin embargo, si se reflexiona un poco sobre los tres principios básicos, seguramente se puede encontrar una buena solución para cada modificación.
¿Cómo reconocer un buen intercooler de carga?
El intercooler de carga debe oponerse al menor resistencia posible al flujo de aire de carga y enfriarla lo más posible. Para ello, son importantes los lados de forma aerodinámica y una gran superficie del intercooler. Gracias a la gran superficie, aumenta el número de canales en el intercooler y, por lo tanto, la sección transversal por la que puede fluir el aire de carga. También se debe tener en cuenta, especialmente cuando el radiador de agua está detrás del intercooler de carga, que la red del radiador no sea demasiado gruesa. Con una red delgada, la sección transversal para el aire de carga disminuye, pero el radiador puede ser mejor enfriado por el viento en movimiento. Si se opone poca resistencia al aire de carga pero no se enfría lo suficiente debido a una mala circulación del viento en movimiento, no se obtiene ninguna ventaja. Por lo tanto, lo mejor es encontrar un intercooler de gran superficie con una red delgada y lados de forma aerodinámica, que en el mejor de los casos también sea fácil de instalar en el vehículo.
¿Qué es un Wastegate?
El Wastegate es una bypass de la turbina de gases de escape, mediante el cual los gases de escape se desvían de la turbina. Cuando el Wastegate está abierto, la turbina ya no es impulsada por los gases de escape. Esto provoca una disminución en la velocidad del turbo. Dependiendo de cuánto se abra el Wastegate, se reduce la presión de sobrealimentación o incluso se elimina por completo. El Wastegate generalmente se controla mediante una varilla de una carcasa de presión. Para controlar la carcasa de presión, suele estar instalado un válvula de pulsos.
¿Es mejor usar un Wastegate externo o interno?
Por lo general, los compresores más pequeños están equipados con Wastegates internos, mientras que para turbo más grandes a menudo se requiere un Wastegate externo adicional. Los Wastegates internos generalmente están muy bien ajustados de fábrica al compresor. Con los externos, es necesario experimentar un poco, pero quizás se puedan obtener mejores resultados para su uso específico que con los internos.
Para encontrar la solución adecuada para una modificación individual, primero hay que evaluar cuánto espacio hay en el compartimento del motor y qué tamaño de compresor se desea instalar. Para ello, hay que considerar qué presión de sobrealimentación se quiere alcanzar en relación con el volumen de desplazamiento y qué rendimiento aproximado se busca. Luego, hay que valorar cómo manejar el espacio disponible y cómo colocar todos los componentes de manera que sean lo más aerodinámicamente eficientes y térmicamente seguros posible. ¡Por lo tanto, se requiere algo de creatividad!
¿Cómo funciona la regulación de la presión de sobrealimentación?
Cuando se abre el Wastegate, una parte de los gases de escape puede fluir junto a la turbina del turbocompresor. Esto hace que el turbocompresor no sea impulsado tan fuerte y, por lo tanto, se reduzca la presión de sobrealimentación. La válvula o la palanca del Wastegate es controlada por una membrana de diafragma. De un lado, la presión de sobrealimentación actúa sobre la membrana y, del otro, la fuerza de un resorte. Si la presión de sobrealimentación supera la fuerza del resorte, el Wastegate se abre. Para ajustar la presión de sobrealimentación a la cual se abre el Wastegate, se puede aumentar o disminuir la pre-tensión del resorte o instalar un resorte más duro o más blando. Si se conduce el Wastegate sin regulación, solo se puede establecer una presión máxima fija de sobrealimentación.
Para ajustar la presión máxima de sobrealimentación durante la conducción, es necesario instalar una rueda de regulación en la línea de presión de sobrealimentación hacia el Wastegate. Es importante que el resorte y la pre-tensión del resorte en el Wastegate siempre estén diseñados para la presión máxima de sobrealimentación más baja que se desea conducir. La rueda de regulación funciona como una fuga ajustable. Cuanto más se gira la rueda de regulación, más se libera la presión de sobrealimentación y menos presión llega a la membrana de diafragma.
Ejemplo: El Wastegate se abriría a 0,6 bar si la rueda de regulación está cerrada. Si se gira la rueda de regulación de modo que, a una presión de sobrealimentación de 1,0 bar, solo lleguen 0,5 bar a la membrana de diafragma, el Wastegate no se abrirá hasta aproximadamente 1,1 o 1,2 bar.
De manera similar, funciona una rueda de regulación electrónica o una regulación electrónica de la presión de sobrealimentación. Ambas utilizan, en lugar de la rueda mecánica, una válvula electromagnética (en VAG, por ejemplo, llamada válvula N75), que se controla a una cierta frecuencia. Si recibe su control, por ejemplo, con una frecuencia de 50Hz, puede ser controlada 50 veces por segundo, es decir, cada 20 ms (milisegundos). Si se controla 50 veces por segundo con una duración de señal de 10 ms, la válvula se abre aproximadamente a la mitad. Un tiempo de control de 5 ms abriría la válvula aproximadamente en un 25 %, y así sucesivamente.
La electrónica de la unidad de control del motor o de la rueda de regulación electrónica puede controlar el tiempo de encendido y, por lo tanto, determinar cuánto de la presión de sobrealimentación se transmite a la membrana de diafragma. Con una regulación electrónica de la presión de sobrealimentación, se tiene la ventaja de poder ajustar, por ejemplo, diferentes niveles de presión según la temperatura del motor, la velocidad del motor u otros parámetros, lo que lo hace mucho más flexible, aunque también mucho más complejo desde el punto de vista técnico.
Un ejemplo de regulación electrónica de la presión de sobrealimentación es la función de sobrepresión (Overboost). Algunos vehículos la tienen de fábrica. Entre otros, el antiguo motor turbo de 5 cilindros de Audi permite, al acelerar a fondo, mantener durante unos 30 segundos una presión de sobrealimentación 0,2 bar más alta. Sin embargo, cuánto tiempo y si la función de sobrepresión se utiliza en absoluto, depende de la programación de la regulación de sobrealimentación y solo puede modificarse, por ejemplo, mediante chip tuning.
¿Qué indica la relación A/R?
A/R significa "Area over Radius" en la carcasa del turbocompresor, o expresado de manera más sencilla: Indica qué tan significativamente cambia la sección de flujo en la carcasa del turbocompresor a lo largo de su radio o si no cambia.
Por ejemplo, si se comparan dos carcasas de una turbina de escape: una con 0.82 A/R y otra con 1.01 A/R, ambas tienen la misma sección de entrada en el flanco del colector si tienen la misma forma de flanco (por ejemplo, flanco T4). En la carcasa con 0.82 A/R, la sección disminuye mucho más rápidamente que en la carcasa con 1.01 A/R. Esto también suele ser visible en las dimensiones externas de las carcasas de escape. La misma lógica se aplica a las carcasas de compresor, aunque en sentido opuesto, ya que son atravesadas de manera diferente, lo que hace que la sección de flujo aumente en lugar de disminuir a lo largo del recorrido del flujo. Normalmente, los fabricantes de carcasas de compresor siempre trabajan con un A/R fijo y ofrecen diferentes carcasas para la parte de escape con distintos A/R y/o formas de flanco. Los mapas de rendimiento de las turbinas también están equipados con varias curvas para diferentes A/R. En esencia, se puede decir que cuanto menor sea el A/R, más rápidamente responde el turbo, pero también puede causar mayor acumulación de gases de escape a altas revoluciones. Para un A/R grande, la relación es inversa.
¿Cómo puedo interpretar la curva de rendimiento de la turbina de escape?
La curva de rendimiento muestra qué potencia genera el turbo en función de la velocidad de rotación. La línea de rendimiento de la turbina de escape tiene en el eje x la tasa de compresión. Sin embargo, aquí no se trata de aire aspirado y comprimido, sino de presión de los gases de escape antes de la turbina y presión de los gases de escape después de la turbina. En el eje y se puede leer el flujo másico de los gases de escape.
¿Cuáles son las diferencias entre los turbos de KKK, Garrett, Borg Warner y Turbonetics?
