¿Cómo funciona un TURBO COMPRESOR?

Summary

El turbocompresor es un dispositivo que mejora la eficiencia de los motores de combustión interna mediante la compresión de aire para aumentar la potencia. Inventado en el siglo XX, hoy es común en automóviles y ofrece ventajas como mayor rendimiento y menor consumo de combustible. Funciona conectando un turbina a los gases de escape con un compresor que ingresa aire comprimido al motor. Aunque presenta desafíos como el 'turbo-lag' y la necesidad de mantenimiento, su uso es beneficioso para el medio ambiente al permitir motores más pequeños y eficientes.

Takeaways

• 🚀 El turbocompresor es un dispositivo que aumenta la eficiencia del motor mediante la supercarga, utilizando la energía desperdiciada de los gases de escape.
• 🔧 Los turbocompresores fueron creados a principios del siglo XX y su uso en la industria automotriz se extendió en los años 60.
• 🌡 La supercarga implica aumentar la eficiencia del motor a través de la compresión del aire, lo que lleva a una combustión más eficiente.
• 🔥 La relación de compresión es fundamental para entender cómo un motor a combustión interna opera y cómo se puede mejorar su eficiencia.
• 🌀 El turbocompresor conecta un turbina y un compresor a través de un eje, donde el turbina se alimenta de los gases de escape y el compresor de aire ambiente.
• 🔥 El calor generado por la compresión del aire es un problema, ya que el aire caliente es menos denso y contiene menos oxígeno, por lo que se utiliza el intercooler para enfriarlo.
• 🛠 Los turbocompresores tienen ventajas como aumentar la potencia, el torque y la eficiencia, así como reducir el consumo de combustible y las emisiones.
• 💸 Los turbocompresores también tienen desventajas, como el mantenimiento necesario, el turbolag y el costo de compra o reparación.
• 🔄 Existen varios tipos de turbocompresores, como el simple, el con doble entrada, el biturbo y el turbo de geometría variable.
• 🔌 Además de los turbocompresores, existen otras formas de supercarga como los supercompresores mecánicos y eléctricos, que tienen sus propias ventajas y desventajas.
• 🌱 La supercarga o la inducción forzada hace que los motores de combustión interna sean más eficientes, lo que permite diseñar motores más pequeños con el mismo rendimiento que motores más grandes.

Q & A

¿Qué es un turbocompresor?

Un turbocompresor es un dispositivo mecánico que utiliza el flujo de gases de escape para impulsar un compresor de aire, aumentando así la eficiencia y el rendimiento del motor.

¿Cuándo se inventó el turbocompresor y para qué se usaba inicialmente?

El turbocompresor se inventó a principios del siglo XX y se usaba inicialmente en grandes maquinas, como motores de barcos o equipos industriales.

¿Por qué los motores de combustión interna son ineficientes?

Los motores de combustión interna son ineficientes porque gastan una gran cantidad de energía en forma de calor, fricción y residuos de escape, lo que significa que solo se utiliza un porcentaje limitado de la energía térmica para convertirla en energía mecánica.

¿Qué es la relación entre la compresión y la eficiencia en un motor diésel?

Un motor diésel es más eficiente que un motor de gasolina porque tiene una relación de compresión más alta, lo que permite comprimir más aire y generar una combustión más eficiente.

¿Cómo funciona el turbocompresor para mejorar la eficiencia del motor?

El turbocompresor utiliza la energía desperdiciada en forma de gases de escape para impulsar un compresor que aumenta la cantidad de aire y oxígeno en la cámara de combustión, lo que mejora la combustión y, por lo tanto, la eficiencia del motor.

¿Qué es un intercooler y qué función cumple?

Un intercooler es un dispositivo que enfrieza el aire comprimido por el compresor. Utiliza el aire ambiente para disipar el calor, lo que aumenta la densidad del aire y mejora la eficiencia de la combustión.

¿Cuáles son las ventajas de usar un turbocompresor en un motor?

Las ventajas incluyen un aumento en la eficiencia, la potencia, el par de motor, el ahorro de combustible y una disminución en las emisiones.

¿Qué desventajas presenta el uso de un turbocompresor?

Las desventajas incluyen el mantenimiento necesario, la generación de suciedad y carbono en el turbo, el turbo-lag y los costos elevados de compra o reparación.

¿Cuáles son los diferentes tipos de turbos que se mencionan en el guion?

Los tipos de turbos incluyen el turbo simple, el turbo con doble entrada, el biturbo o biTurbo, el turbo de geometría variable y otros compresores como el supercompresor y el turbo eléctrico.

¿Cómo se reduce el turbo-lag en los turbocompresores?

El turbo-lag se reduce utilizando sistemas como el biturbo, donde hay un pequeño y un gran turbo para diferentes revoluciones, o el turbo de geometría variable que modifica las hojas del compresor según la velocidad del motor, o el turbo eléctrico que elimina el lag por completo.

¿Por qué es beneficioso para el medio ambiente el uso de turbocompresores?

El uso de turbocompresores es beneficioso para el medio ambiente porque permite diseñar motores con menos desplazamiento que alcancen la potencia de motores más grandes, disminuyendo el consumo de combustible y las emisiones.

Outlines

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🚗 Introducción al Turbo-Compressor

El primer párrafo introduce el concepto del turbo-compressor, explicando que aunque comúnmente asociado con motores grandes y deportivos, su uso es más amplio y ambientalmente amigable. Se remonta a su creación en el siglo XX, inicialmente utilizado en maquinaria pesada. Los primeros modelos eran grandes y costosos, pero en la década de 1960 se miniaturizaron para ser utilizados en automóviles. Se describe la eficiencia de los motores de combustión interna, que es baja, y cómo el turbo-compressor, a través de la supercarga, mejora esta eficiencia. El texto explica cómo funciona la combustión en un motor, la importancia de la compresión y la relación entre la cantidad de aire y la potencia de la combustión. El turbo-compressor se conecta al sistema de escape, utilizando la energía desperdiciada para aumentar la potencia del motor. Se menciona la importancia del intercooled, un dispositivo que enfriaba el aire comprimido antes de entrar al motor, mejorando así la eficiencia.

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🔧 Ventajas, Desventajas y Tipos de Turbos

El segundo párrafo detalla las ventajas y desventajas del uso de turbo-compressores. Entre las ventajas se destacan la mejora en la eficiencia, aumento de potencia y torque, ahorro de combustible y reducción de emisiones. Se menciona cómo un motor de pequeño cilindrada con turbo puede igualar la potencia de uno más grande sin turbo, lo que resulta en mayor eficiencia y menor contaminación. Las desventajas incluyen el mantenimiento necesario, la generación de suciedad en el turbo y el 'turbo-lag', que es el retardo en la respuesta del turbo al acelerar. También se menciona el costo relativo de los turbo-compressores. Finalmente, se exploran diferentes tipos de turbos, como el simple, el con doble entrada, el biturbo, el turbo de geometría variable y otros como el super-charger y el turbo eléctrico, cada uno con sus características y aplicaciones específicas.

Keywords

💡Turbo-Compressor

Un Turbo-Compressor, también conocido como turbocompresor, es un dispositivo mecánico que utiliza la energía de los gases de escape para aumentar la eficiencia y el rendimiento del motor. Se compone de una turbina y un compresor conectados por un eje. La turbina se conecta al tubo de escape y gira impulsada por los gases de escape, mientras que el compresor comprime el aire que luego se introduce en el motor. En el guion, se menciona que el turbocompresor es un dispositivo que utiliza la energía desperdiciada por el motor para generar más potencia.

💡Eficiencia

La eficiencia en un motor de combustión interna se refiere a la capacidad de convertir la mayor cantidad posible de energía térmica producida por la combustión de la combustible en energía mecánica. En el guion, se destaca que los motores de combustión interna son ineficientes, con una eficiencia del 30 al 45%, y el turbocompresor es una forma de mejorar esta eficiencia al aumentar la cantidad de aire y, por lo tanto, de oxígeno en la cámara de combustión.

💡Relación de Compresión

La relación de compresión es la cantidad de veces que el aire o la mezcla de aire y combustible dentro de la cámara de combustión se comprime. Es un factor crucial para la eficiencia del motor, ya que un mayor grado de compresión permite una combustión más eficiente. En el guion, se menciona que los motores diésel tienen una relación de compresión más alta que los motores de gasolina, lo que les permite ser más eficientes.

💡Forzado

El forzado, o supercarga, es el proceso de aumentar la cantidad de aire y combustible que entra en la cámara de combustión, lo que lleva a una combustión más intensa y, por lo tanto, a un mayor rendimiento del motor. En el guion, se describe cómo el turbocompresor es un tipo de sistema de forzado que mejora la eficiencia del motor al reciclar parte de la energía desperdiciada.

💡Turbo-Lag

El Turbo-Lag es el retraso que experimenta un motor turboalimentado entre el momento en que el conductor acelera y cuando el turbocompresor comienza a suministrar poder adicional al motor. Este retraso se debe a la necesidad de que los gases de escape alcancen una cierta velocidad para hacer girar la turbina del turbocompresor. En el guion, se menciona como una de las desventajas de los turbocompresores.

💡Intercooler

Un Intercooler es un dispositivo que enfriaba el aire comprimido por el compresor antes de que entre en la cámara de combustión. Esto es importante porque el aire caliente es menos denso y contiene menos oxígeno, lo que reduce la eficiencia del motor. En el guion, se explica cómo el Intercooler mejora la eficiencia del turbocompresor enfriando el aire caliente antes de que entre en el motor.

💡Turbina

La turbina es una parte del turbocompresor que se conecta al tubo de escape del motor y utiliza la energía de los gases de escape para girar un eje que, a su vez, hace girar el compresor. Las turbinas están fabricadas a partir de aleaciones de níquel de alta resistencia para soportar las altas temperaturas de los gases de escape. En el guion, se menciona cómo la turbina juega un papel crucial en la operación del turbocompresor.

💡Compresor

El compresor es la otra mitad del turbocompresor que está conectado a la turbina por un eje y su función es comprimir el aire que luego se introduce en el motor. El compresor está hecho de aleaciones de aluminio, lo que es ideal para disipar el calor y comprimir grandes masas de aire. En el guion, se describe cómo el compresor trabaja en conjunto con la turbina para mejorar la eficiencia del motor.

💡Biturbo

Un Biturbo, también conocido como Turbo Doble, es un sistema de turbocompresión que utiliza dos turbinas y dos compresores para mejorar la eficiencia y reducir el Turbo-Lag. En el guion, se menciona cómo los sistemas biturbos pueden ser paralelos, donde cada turbina y compresor trabajan independientemente, o secuenciales, donde un turbo pequeño trabaja en bajas revoluciones y un turbo grande en altas revoluciones.

💡Turbo de Geometría Variable

Un Turbo de Geometría Variable es un tipo de turbocompresor que puede ajustar la forma de sus palas de compresión según la velocidad del motor, permitiendo así un mejor control del flujo de aire y reduciendo el Turbo-Lag. En el guion, se explica cómo este tipo de turbocompresor es capaz de adaptarse a diferentes condiciones de funcionamiento del motor, mejorando su rendimiento y eficiencia.

💡Supercompresor

Un Supercompresor es un tipo de compresor de aire que se conecta directamente al cigüeñal del motor mediante una correa, en lugar de utilizar la energía de los gases de escape como lo hace el turbocompresor. Esto reduce el Turbo-Lag y permite una mayor eficiencia. En el guion, se menciona cómo el supercompresor es una alternativa al turbocompresor para aumentar la eficiencia del motor.

Highlights

Un turbocompresor es un dispositivo mecánico que utiliza energía desperdiciada para generar más potencia.

Los motores de combustión interna, como los de gasolina o diesel, son ineficientes, lo que significa que pierden energía.

La relación de compresión es el número de veces que el aire o la mezcla de aire y combustible se comprime en la cámara de combustión.

El aire es crucial para traer oxígeno, uno de los ingredientes necesarios para la combustión.

Los turbocompresores reciclan parte de la energía desperdiciada conectándose al sistema de gases de escape.

Un turbocompresor o turbo es una turbina conectada a una compresora por medio de un eje.

La turbina utiliza la energía desperdiciada del motor para girar y, a su vez, hacer girar la compresora.

La compresora comprime grandes masas de aire, lo que aumenta la eficiencia de la combustión.

El intercooler es un radiador que enfríe el aire comprimido antes de entrar a la cámara de combustión.

El aire frío en la cámara de combustión permite una combustión más eficiente y una mayor detonación de combustible.

El sistema de superalimentación aumenta la eficiencia, el caballo de fuerza, el par motor, ahorra combustible y reduce las emisiones.

Los turbocompresores requieren mantenimiento y pueden generar ruidos debido al sucio de hollín o carbono.

El Turbo-lag es el retraso entre la acelerador y la respuesta del turbocompresor.

Los turbocompresores son costosos tanto en compra como en reparación.

Existen varios tipos de turbos, como simples, con doble entrada, biturbo, y turbos de geometría variable.

Los superalimentadores, como los turbocompresores, mejoran la eficiencia de los motores y permiten diseñar motores más pequeños con el mismo rendimiento de motores más grandes.

Los turbos eléctricos eliminan el Turbo-lag ya que pueden comprimir aire en demanda, independientemente de la revolución del motor.

Transcripts

What is a Turbo-Compressor? I'll tell you here...

Without a doubt, when talking about Turbo, most people imagine speed and huge engines mounted on

sports vehicles. But the reality is that they are more common than it seems and are even friendly

to the environment. The turbocharger was created at the beginning of the 20th century and began to

be used in giant machinery such as a ship engine or industrial equipment. In

short, the turbocharger is more than 100 years old since its invention and they were not so similar to

the turbos that Today we are used to seeing the first turbo compressors in history.

They were huge and very expensive to manufacture due to their high degree of complexity for the time. It

did not reach the automotive industry until the 1960s where it was possible to manufacture

it small enough. to be installed in common vehicle engines, even so their

manufacturing cost was quite high, therefore it was not common to see vehicles with Turbo-compressors,

but today things are quite different. Before its operation we must learn the

basic principles. To understand the concept of supercharging, we must understand that

internal combustion engines such as gasoline or diesel are inefficient, this means that

they waste energy, we are talking about a mediocre percentage of between 30 to 45%

efficiency. Efficiency: "obtaining the greatest amount of thermal energy from the detonation

of the fuel to convert it into mechanical energy." More than half of the fuel that you

load in your tank is wasted in the form of heat, friction, exhaust residue, among others.

Engineering has tried to improve the efficiency of motors for more than 100 years, creating

some improvements to increase the percentage of efficiency, one of these improvements is

forced induction. To understand this, we have to know how combustion is generated within an engine.

Basically you need oxygen, fuel and a primer. In the case of gasoline,

the spark from a spark plug and in the case of diesel, the high compression and this is why a

diesel engine is more efficient than a gasoline engine, they have a higher compression ratio, which

It allows the air to be compressed more mass, generating a more efficient combustion. Compression Ratio:

"It is the number of times that the air or mixture of air and fuel inside

the combustion chamber is compressed when the piston passes from bottom dead center to top dead center."

Now the air is the most important, since it brings with it oxygen, which is one of the

necessary ingredients to generate fire, the more oxygen there is in the combustion chamber,

the stronger the detonation of the fuel will be as it has a large mass of air rich in oxygen

inside the combustion chamber. It is possible in sports cars to increase the

fuel injection in order to increase the power even more. So, the development of internal combustion

engines managed to create a device that recycles part of the wasted energy by connecting it to

the exhaust gas system, this is where the Turbo-Compressor enters the scene. Operation:

The turbo compressor or Turbo charger, is a mechanical device that joins two pieces

by means of a shaft, a turbine and an air compressor, the turbine or Turbo is connected to the

exhaust pipe of the engine, this means that it uses the energy wasted by the engine to generate

more power. The turbines are manufactured from high-strength nickel alloys to

withstand the high temperatures of the exhaust gases. The exhaust gases enter

the turbine shell by rotating the shaft through the shock on its blades and it will rotate according to the amount of

fuel burned at that time. If you accelerate you burn more fuel by increasing the flow of

exhaust gases, this will make the turbine rotate more quickly (something like the blades of a

hydraulic mill that rotate due to the passage of water). Now that we understand how the turbo spins, let's get down to

the magic. Compressor: the charger or compressor is directly connected to the Turbo through an axis,

that is, they are two blades joined by an axis with a snail-shaped casing each,

these blades work by rotating in the same direction, but creating inverse functions.

While the Turbo receives exhaust gases from its tubular inlet to then expel it towards

the exhaust system that goes to the environment through its blade section, the compressor, on the other hand,

absorbs air from the environment through its blade section to send it to the manifold. intake

through its tubular section. The compressor is made based on aluminum alloys,

this is ideal for dissipating heat, thus the compressor manages to compress high masses

of air that are derived from combustion. But not everything is perfect, since when you compress air

you generate temperature, even more so when the Turbo section receives exhaust gases around 1000ºC

a few centimeters from the compressor, increasing the temperature of the compressed air. So,

hot air is a problem, it is light, it is volatile and contains fewer oxygen molecules,

even so, the mass of air is greater than that of the naturally aspirated engine and yes, it would increase power in the same

way but there are always advances in development of efficiency and an accessory was invented that

100% of modern turbocharged vehicles have, we are talking about the Intercooler: it is in charge

of lowering the temperature of the air compressed by the charger (there is also another called Watercooler,

this works with water and not very common nowadays). Basically, the intercooler is a

radiator that uses the passage of outside air to dissipate the temperature through its

metal honeycomb. It stands between the compressor and the intake cooling the hot air,

the air is around 200ºC and it disperses the oxygen molecules, containing

less of them in a certain volume. The Intercooler brings these air masses to

temperatures very close to ambient temperatures and taking into account that the combustion chamber

works at temperatures of approximately 1000 ~ 2000 ºC, this is perfect. It is worth mentioning that

the combustion temperature is not the same as the working temperature. The working temperature of

a combustion engine of 90ºC, this data only refers to the

coolant temperature. What is convenient for us in an engine is that the air always enters

the combustion chamber as cold as possible, this means that it will have more oxygen, which will make possible a

larger fuel detonation, this translates into greater efficiency. . Now that we understand "How

a Supercharger System Works", let's talk pros and cons.

Clearly forced induction brings both benefits and concerns. Advantages: increases efficiency,

increases horsepower, increases torque, saves fuel, lower emissions. Mainly,

we can match the power and torque of a smaller displacement engine compared

to an atmospheric one. For example: if we have a 2-liter atmospheric gasoline engine,

a 1.4-liter Turbo engine could match its power with less fuel consumption,

this translates into greater efficiency and therefore less pollution. Disadvantages:

requires maintenance, the turbo tends to get dirty with soot or carbon generated by

combustion, causing very annoying noises. The turbocharger shaft is lubricated with

engine oil, so you must be very respectful of the change mileage. Turbo-Lag: Turbo-lag

is the period of time that passes from when a driver presses the accelerator pedal until

a response is obtained from the turbocharger transmitting power to the different wheels.

Expensive: the purchase or repair of a turbocharger is usually quite expensive. Now

that we know the pros and cons, let's go to "Types of Turbos": there are various combinations of turbochargers

. Simple: this is the most common, it has a direct input receiving all the

exhaust gases. Simple with double input: this Turbo has two independent inputs receiving

exhaust gases from certain cylinders. Double Turbo or biTurbo: basically there are two

turbos working together, among the biturbo systems we have parallel turbos and

sequential turbos. Parallel Biturbo (better known as Twin Turbo) are used mostly in

engines with two cylinder heads, generally in "V" or "Boxer" engines. They use the gases from their two

exhaust manifolds independently and also feed the intake manifolds.

independently, although we can also find it in online engines. Sequential BiTurbo:

consists of two turbos that feed the intake system together, a small turbo that

works at low revs and a large turbo for high revs, this in order

to reduce turbo-lag by improving engine response. Variable Geometry Turbo: This type

of turbocharger is focused on almost the same goal of the biturbo, to decrease turbo-lag, but

instead of having a small and large turbo for high and low revs, it instead

modifies the geometry of its compressor blades according to the engine speed, that is, at low

revs the blades will be almost closed behaving like a small turbo and at high

revs it will open its blades to behave like a large turbo controlling the entry of

air mass at different pressures depending on engine speed. Variable geometry turbos

are more common in diesel engines and control their variable crown by vacuum pump or

electronically. Other compressors: forced induction can not only be obtained by turning

a turbine with exhaust gases, if we eliminate the turbine and the compressor shaft we connect it

to the engine crankshaft by means of a belt, it becomes a Super-charger, eliminating thus

the word "Turbo" from the equation. Supercharger: unlike the turbocharger, the supercharger

reduces turbo-lag, being closer to the intake, connected by a pulley to

the engine crankshaft, because due to the absence of the turbine, the supercharger has received a design different

to be able to take advantage of the available space, in addition the compressed air heats up less

as it is far from the temperature of the exhaust gases. Electric Turbos: they obtain the rotation by a

small electric motor that fulfills the function of a turbine connected to the compressor, this Turbo is

the most efficient, completely eliminating the famous turbo-lag because it can generate

air compression independently regardless of the engine revs simply compress

air on demand delivering everything immediately, the rotation of the electric turbine is

controlled by an electronic control unit. Supercharging or forced induction makes

internal combustion engines more efficient and allows manufacturers to design engines

with fewer displacements, reaching the power of larger atmospheric displacement engines,

increasing energy efficiency, decreasing fuel consumption and being more environmentally friendly

. environment. If you learned something new and like mechanics follow me for more videos.