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‘Lag’ del turbo: qué es y cómo evitarlo

Estamos viviendo en la industria del automóvil una época protagonizada por el ‘downsizing’ y la sobrealimentación. Esta es la respuesta de las marcas a las cada vez más restrictivas normas anticontaminación. Con la rebaja de cilindrada y la ayuda de la sobrealimentación se consigue aumentar la eficiencia, esto es: más (o igual) potencia con menores consumos de combustible y, por ende, menos emisiones a la atmósfera.

Actualmente, marcas como Mercedes-Benz o BMW no tienen ya ningún modelo atmosférico en su gama; todos son sobrealimentados. Los Audi atmosféricos se reducen ya a tan solo dos modelos: el R8 y el A8 W12. Incluso los RS4 y RS5 con el V8 atmosférico de 4.2 litros ya forman parte de la historia. También el 911, que en su restyling se ha sumado al turbo desde su versión Carrera, quedando solamente los GT3 y GT3 RS como las únicas versiones del 991 con motor sin sobrealimentación.

El turbo es ya protagonista indiscutible en la mayoría de los motores de combustión y sus ventajas saltan a la vista. Pero como nada es perfecto, también tiene algunos inconvenientes.

Vamos primero con una breve introducción sobre el funcionamiento del artilugio que nos incumbe hoy.

El objetivo del turbo es aumentar la presión del aire que entra al motor para conseguir una mayor masa de oxígeno por cada ciclo de combustión, con el consecuente aumento de potencia. Para esto, los gases de escape impulsan una turbina que, conectada mediante un eje, mueve otra turbina (compresor) encargada de aumentar la presión de los gases de entrada. Sabiendo esto, es fácil deducir que cuanta más fuerza hagan los gases de escape, mayor presión se ejerce sobre el aire que entra. Dicho de otro modo: cuantas más revoluciones del motor, más presión ejerce el compresor.

Diagrama turbo

Hasta aquí todo parece ir bien, pero es ahora cuando entra en juego la inercia. Como hemos dicho anteriormente, la presión del turbo va intrínsecamente relacionada con el caudal de gases de escape. Cuando las revoluciones del motor son altas constantemente, la presión del compresor es también constante y no se percibe ninguna sensación de ‘lag’ o retraso de la respuesta. Sin embargo, a bajas vueltas, los gases de escape no son capaces de mover la turbina; se necesita cierta carga. Cuando aceleramos el motor desde bajas vueltas, llegará un momento en que los gases de escape serán capaces de mover la turbina, y esta al compresor, pero debido a la inercia, entre el momento en que los gases inician el movimiento de la turbina hasta que se percibe una respuesta en la potencia, pasa un leve lapso de tiempo. A este retardo en la respuesta del acelerador es a lo que llamamos ‘lag’ del turbo.

Al tiempo que transcurre entre que pisas el acelerador y hay una respuesta en la potencia del turbo es a lo que denominamos ‘lag’.

¿Cómo se puede evitar este ‘lag’?

Es aquí donde apuntan los avances en turbocompresión a día de hoy: reducir o eliminar el retardo en la respuesta.

Pero, ¿cuáles son las soluciones?

Turbos en paralelo (o secuenciales)

Caben aquí varias posibilidades. Una de ellas es reducir a la mitad el tamaño del turbo y tener dos de ellos trabajando. La inercia será menor y uno podrá encargarse del trabajo a baja carga de revoluciones, y conforme estas aumenten, se activa el segundo turbo, funcionando este sólo a altas rpm.

Se pueden combinar dos turbos de igual tamaño, o uno más grande que el otro. También puede variar la forma de funcionar: primero el turbo pequeño y luego el mayor desactivando el pequeño, o primero sólo el turbo pequeño y a altas rpm, los dos turbos.

En cualquier caso, la idea es la misma: un turbo pequeño con menor inercia actúa a bajas vueltas, y con más rpm, entra en funcionamiento el mayor.

En la imagen, esquema del sistema de turbos en paralelo del Toyota Supra Mk IV

Esquema turbo secuencial-en paralelo - Toyota Supra Mk IV

Imagen: mkiv.supras.org.nz

Turbo de geometría variable

El turbo de geometría variable puede abrir o cerrar los álabes que circundan a la turbina para aprovechar lo mejor posible el flujo de gases. A bajas rpm, se ‘cierran’ los álabes ya que disminuyendo la sección entre ellos, aumenta la velocidad de los gases de escape que inciden con mayor fuerza sobre las paletas del rodete de la turbina. Al aumentar las rpm los álabes se cierran de forma que hacen disminuir la velocidad de los gases de escape que inciden sobre la turbina (mayor sección=menor velocidad).

Estos álabes pueden ser controlados por un actuador de vacío, un mecanismo de accionamiento servo eléctrico, eléctrico o un actuador hidráulico.

Álabes turbo

Imágen: km77.com

Este sistema permite un funcionamiento más progresivo del motor; en contra, la complejidad es mayor y por tanto el coste también lo es.

Este el tipo de turbo que equipa, por ejemplo, el Porsche 911 Turbo.

Turbo de doble entrada o ‘Twin-Scroll’

El esquema de este sistema es el siguiente: un único turbo accionado por dos tubos de escape, es decir: con dos entradas. La primera está diseñada para flujos de gas de poca carga, maximizando la presión en los álabes de la turbina. La segunda entrada es mayor, creando una presión menor en la turbina para flujos de gas mayores.

turbo_1

turbo_2

Imágenes: superstreetonline.com

Este sistema tiene también la ventaja de ocupar menos espacio y ahorrar peso respecto al uso de dos turbos en paralelo.

BMW es una de las marcas que más uso hace de esta tecnología.

Turbo híbrido o eléctrico

Este el tipo de turbo que equipan los Fórmula 1 actuales, y es la tecnología en la que más se está avanzando actualmente para implantarla en los modelos de calle.

Utilizando un motor eléctrico situado entre la turbina y el compresor, el eje del turbo puede accionarse mediante este motor eléctrico a bajas vueltas, cuando los gases de escape aún no pueden mover la turbina, reduciendo así el retraso en la respuesta del acelerador.

turbo eléctrico

Imagen: turbotechnics.com

Sobre la tecnología del turbo eléctrico ahondaremos próximamente en un artículo dedicado enteramente a ello.

Sobre el Autor

Diego Gutiérrez

Aprendí a leer con los nombres de los coches que veía por la calle. A los 6 días de sacarme el carné, rompí un diésel atmosférico. Disfruto conduciendo cualquier cosa con motor y ruedas y en mis ratos libres estudio cosas ingenieriles.

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