¿Qué es la inducción forzada?
La inducción forzada es el nombre dado a los productos que pueden mejorar el rendimiento de un motor al mejorar el flujo de combustible combustible al motor. El ejemplo más común y ampliamente conocido de un sistema de inducción forzada en un automóvil u otro vehículo es el turbocompresor y un dispositivo similar conocido como “supercargador”.
Los dispositivos de inducción forzada entregan más mezcla de aire y combustible a la cámara de combustión de lo que sería posible utilizando solo métodos de aspiración naturales, es decir, un sistema tradicional basado en carburador. Este aumento del flujo de aire, mezclado en la proporción correcta con el combustible, proporciona un impulso de potencia significativo al vehículo. Esta mejora en el rendimiento es ampliamente utilizada porque aumenta la potencia del vehículo, pero no aumenta significativamente el peso del vehículo, como sería el caso si se instalara un motor más grande en el vehículo para aumentar la potencia.
¿Cómo funciona un sistema de inducción forzada?
Para explicar el principio de inducción forzada usaremos el ejemplo de un turbocompresor porque esta es la forma de inducción forzada más ampliamente utilizada en relación con los vehículos de motor. Los turbocompresores se utilizan con frecuencia en motores de vehículos accionados por gasolina, pero también están comúnmente disponibles para motores diesel.
El objetivo de un dispositivo de inducción forzada es aumentar la potencia del motor sin aumentar excesivamente el peso. La métrica que se está midiendo es la “Relación potencia/peso.Por lo general, es posible instalar un motor más grande en un vehículo para aumentar la potencia disponible, pero al hacerlo también aumentará el peso del vehículo y la relación potencia-peso se verá afectada negativamente por dicha modificación. Esta es también una opción mucho más costosa en la mayoría de los casos en comparación con la instalación de un turbocompresor para el vehículo. Tampoco es posible instalar motores más grandes en la mayoría de los vehículos sin una reestructuración importante del chasis y otros componentes, por lo que generalmente no es una opción realista a menos que el vehículo esté diseñado desde el principio para ofrecer diferentes opciones de tamaño de motor.
El objetivo principal de un turbocompresor es aumentar el flujo de aire hacia el motor. Lo hace comprimiendo el aire y literalmente “forzándolo” en el sistema de combustión de combustible del motor. Cuando el suministro adicional de aire se mezcla con la cantidad correcta de combustible combustible, el motor recibe lo que necesita para producir más potencia.
Los turbocompresores son muy inteligentes a este respecto, ya que están diseñados para utilizar los gases de escape de los motores, un producto de desecho, para hacer girar la turbina en el turbocompresor. Los beneficios de esto son obvios porque un producto de desecho, que normalmente sería expulsado a la atmósfera, se está utilizando para mejorar el rendimiento del motor y del vehículo.
Una vez que la turbina del turbocompresor gira a la velocidad correcta (hasta 150,000 rpm), puede accionar la bomba de aire para comprimir el aire y conducirlo al motor donde se mezcla con el combustible combustible en la proporción correcta. Los sistemas de inducción forzada como este pueden aumentar la potencia de un motor hasta en un 50% si están configurados correctamente. No es difícil ver por qué son tan populares, ya que los turbocompresores a menudo se pueden adaptar a los motores que no estaban equipados de fábrica con ellos, lo que da una nueva vida útil a los vehículos más antiguos y menos potentes sin la necesidad de reemplazarlos.
El aumento de potencia proporcionado por un sistema de inducción forzada como un turbocompresor no es solo una cuestión de aumentar la potencia y, por lo tanto, la velocidad del motor. También hay otras razones muy buenas, además de la velocidad, para la instalación de un sistema de inducción forzada como un turbocompresor. La más común de estas razones es entregar más potencia al motor para que pueda realizar ciertas tareas. Este es a menudo el caso con los vehículos todoterreno. Los conductores de vehículos todoterreno no suelen preocuparse demasiado por la velocidad como tal, pero sí necesitan energía para atravesar terrenos accidentados, subir pendientes empinadas o remolcar otros vehículos o maquinaria y un cargador turbo le da la potencia adicional para realizar esas tareas a un costo razonable.
Otro ejemplo de donde un turbocompresor puede ayudar es cuando los vehículos son conducidos a gran altura. A medida que aumenta su altura sobre el nivel del mar, el contenido de oxígeno del aire disminuye, un problema demasiado familiar para los escaladores y otros que frecuentan grandes altitudes a pie. A medida que aumenta la altitud, la respiración se vuelve más difícil y las personas se cansan más rápidamente, pierden energía y, a veces, tienen graves consecuencias para la salud. Es bastante común que los escaladores usen máscaras de oxígeno cuando suben a gran altitud por exactamente esta razón. Sin el oxígeno, la subida sería casi imposible de lograr.
Lo que afecta el cuerpo humano y el sistema respiratorio también afecta el sistema respiratorio de un vehículo de motor. A grandes altitudes Se hace más difícil suministrar suficiente aire en el motor para mezclar con el combustible en el nivel correcto, con una pérdida resultante de potencia en el motor. El moderno sistema de inyección de combustible puede ajustar automáticamente la cantidad de combustible que se entrega al motor, pero por sí solos no pueden aumentar el nivel de aire disponible para mezclarse con ese combustible, ahí es donde el sistema de inducción forzada, o turbocompresor, entra en su propio.
Aunque un turbocompresor no soluciona completamente este problema, (si el aire es delgado, incluso un turbocompresor no puede usar aire que simplemente no está allí en cantidades suficientes), hace que las cosas sean mucho mejores y, a menudo, permite que el vehículo siga adelante, mientras que sin uno instalado, el vehículo puede haber tenido que detenerse.
Una breve historia de los sistemas de inducción de aire forzado
Puede ser perdonado por pensar que el sistema de inducción de aire forzado, especialmente los turbocompresores, son un invento relativamente nuevo, pero estaría equivocado al pensar eso. Tienes razón al pensar, sin embargo, que recientemente se han convertido en una opción viable en automóviles aunque han existido por más tiempo de lo que mucha gente piensa.
Los turbocompresores se han instalado en vehículos comerciales pesados como camiones y autobuses durante muchos años, desde el comienzo del siglo pasado, de hecho, gracias a un ingeniero suizo llamado Dr. Alfred Buchi que presentó una patente para uno ya en 1904. Buchi pudo implementar su invención ya en 1911 y se convirtieron en un lugar común en vehículos pesados, incluidos autobuses, camiones e incluso algunos aviones. Sin embargo, pasó mucho tiempo antes de que los turbocompresores estuvieran disponibles como una opción para instalarse en automóviles y otros vehículos no comerciales.
De hecho, fue el lanzamiento del Saab 99 en 1976 que un automóvil de producción de carretera estaba disponible con un motor de gasolina turboalimentado. Desde entonces, y ciertamente desde la década de 1980, la mayoría de los fabricantes de automóviles han ofrecido turbocompresores como opciones en algunos de sus vehículos. Hoy en día, están instalados de serie en muchos vehículos o disponibles como una opción para ser instalados en la fábrica.
Los sobrealimentadores, que son una variación del turbocompresor que no utiliza gases de escape para alimentar la turbina, fueron ideados por Gottlieb Daimler, quien introdujo el concepto de carga de presión en su patente original para su “coche” en 1889. Solo unos años más tarde había fabricado un dispositivo accionado por pistón, un “supercargador”. Los turbocompresores y las sobrecargas se consideran dispositivos de inducción forzada.
¿Hay un inconveniente en los sistemas de inducción forzada y los turbocompresores?
Hay rumores en circulación de que un turbocompresor puede reducir la vida útil de un motor, pero hay poca o ninguna evidencia de que esto sea cierto. Un aspecto negativo bien conocido del turbocompresor que es cierto, sin embargo, es el notorio “retraso” que es evidente con muchos turbocompresores, especialmente cuando se instala en motores más antiguos. Este fenómeno es fácil de detectar – el controlador de poner su pie en el acelerador para causar el turbo para patear en y hay un breve intervalo, (que puede parecer para siempre), antes de que lo hace. En los motores más modernos, esto es una ocurrencia menos frecuente y no se considera realmente un problema tanto como antes.
Otro ligero aspecto negativo del turbocompresor es que los gases de escape necesarios para girar la turbina del turbocompresor no son un recurso totalmente “sin restricciones” o de libre acceso. Interrumpir el flujo de escape de los vehículos de esta manera inevitablemente afecta a la eficiencia general del motor, ya que tiene que trabajar más para forzar los gases de escape fuera del sistema. Sin embargo, esto es fácilmente superado por el beneficio que el turbocompresor aporta al vehículo en términos de mayor potencia y velocidad.
Otro dispositivo de inducción de aire forzado es el Supercharger que evita este problema ya que su turbina no es accionada por gases de escape, como es el caso del turbocompresor, sino que utiliza una transmisión por correa u otro sistema de accionamiento directo, desde el motor para hacer esto eliminando así el impacto en el sistema de escape causado por el turbocompresor.
