CUIDADO DEL TURBO

Partiendo de la premisa que un turboalimentador funciona con los gases de escape del motor, se lubrica con el aceite del motor y se alimenta de aire a través del filtro de aire del motor se pude afirmar que el turboalimentador es altamente sensible al estado general del motor.
Sobre un turboalimentador no se puede hacer ningún mantenimiento directo, en forma permanente. Solamente con un correcto mantenimiento general del motor se estará cuidando indirectamente el turboaliementador, los cuidados que se deben tener son los siguientes:

a) Cambio de acuerdo a las especificaciones del fabricante del motor de:
1-Filtro de aceite
2-Filtro de aire
3-Aceite
b) Usar elementos filtrante de buena calidad, que respondan a los requerimientos especificado por el fabricante del motor.
c )Uso de un lubricante que responda a las especificaciones requeridas por el fabricante del motor.
d) Comprar los lubricantes y filtros en comercios que ofrezcan garantía del producto vendido.
e) Usar combustibles de calidad, ya que combustibles adulterados alteran los tiempos de encendido teniendo como consecuencia un aumento de la temperatura de los gases de escape con el consiguiente desgaste prematuro del turboalimentador.
f) Mantener el sistema de inyección de combustible del motor en correcto estado de funcionamiento, esto es fundamental para la vida útil del turboalimentador.
g) Mantener la correcta puesta punto general del motor, por ejemplo: luz de válvulas, punto de la bomba inyectora, punto del encendido, etc..
h) Revisar periódicamente las cañerías de conducción de aire desde el filtro de aire hasta el turboalimentador, así como el filtro de aire. Los sectores que se rompen son aspirado por el turboalimentador destruyéndolo en forma inmediata.
i) Observar que la presión de aceite del motor sea correcta, cuando la presión de aceite es baja la rotura del turboalimentador es inmediata.
j) En motores con excesivo desgaste, que pase compresión al carter a través de los cilindros, el aceite se contamina de residuos carbonosos que son abrasivos. En este caso el desgaste del turboalimentador es inmediato.
k) Evitar el uso sobre-exigido ( al límite de su capacidad de entrega de potencia) del motor durante periodos prolongados de marcha.

JUSTIFICACIÓN

La potencia entregada por un motor de combustión interna depende fundamentalmente del volumen de aire y la cantidad de combustible correspondiente ( la relación es 15:1), que puedan ser puestas a disposición del mismo.

Si esta potencia se desea aumentar necesariamente deberemos tener mayor cantidad de aire para poder quemar más combustible. En un motor aspirado esto se puede conseguir siguiendo dos métodos posibles: uno aumentando la cilindrada lo cual nos dará un motor más pesado y de mayores dimensiones con una relación peso potencia baja; otro, es aumentar el número de revoluciones del motor, esto tiene como consecuencia el problema ( sobre todo en motores grandes) de las cargas en bielas y cigüeñal, también la velocidad de pasaje del fluido aspirado a través de las válvulas de admisión aumenta, lo que produce pérdidas de cargas considerables.

Una mejor solución desde el punto de vista técnico es precomprimir el aire que ingresa al motor, de esta forma para un mismo volumen (cilindrada) habrá un mayor peso de aire, pudiendo así quemar mayor cantidad de combustible con el consiguiente aumento de potencia para un mismo número de revoluciones e igual cilindrada.
Para precomprimir el aire será necesario un compresor, este puede estar accionado mecánicamente ( por el eje del motor), eléctricamente, etc.. Los métodos señalados tienen el inconveniente de consumir parte de la potencia que genera el motor.

En un motor de combustión interna, de la energía que libera el combustible quemado se aprovecha aproximadamente un tercio, otro tercio se pierde en el sistema de refrigeración como emisión de baja temperatura, el tercio restante se pierde en los gases de escape. En la búsqueda de algún elemento que aproveche esta energía perdida a través de los gases de escape es que surge la idea del TURBOCOMPRESOR ( ver principio de funcionamiento) para precomprimir el aire que ingresa al motor.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El principio de la sobrealimentación fue esbozado en 1905 por el ingeniero Suizo Büchi, pero por razones tecnológicas se empezó a aplicar hace aproximadamente 50 años y solamente en motores grandes y de bajas revoluciones.
Los gases de escape del motor salen con una velocidad y temperatura importante, esto representa una energía.

Si en el flujo de gases de escape introducimos una turbina, la energía que éstos traen hacen girar a dicha turbina ( se transforma en energía de rotación). Si se monta un compresor sobre el eje de la turbina anterior, ambos giran en conjunto. De esta forma el compresor toma aire fresco y lo envía a los cilindros con una presión mayor a la atmosférica (precomprimido).

En la figura 1 se puede observar en amarillo los gases de escape que salen del motor y a través del múltiple de escape son introducidos en la carcaza de escape del turboalimentador. Estos gases hacen girar la turbina de escape y luego siguen su marcha por el caño de escape.

Por medio del eje de la turbina se transmite el movimiento de rotación a la rueda compresora que aspira axialmente el aire que proviene del filtro de aire y lo lanza radialmente hacia la carcaza de admisión, donde se comprime, y a través del múltiple de admisión llega a los cilindros del motor. En la figura 1 esto se puede ver en azul.

En la parte central del turbo ( cuerpo central), se encuentran los elementos que sustentan y permiten el giro del eje de turbina. Estos elementos se encuentran lubricados ( con el mismo aceite del motor), por lo que será necesario además una serie de elementos que impidan el paso de aceite hacia el escape o admisión y al inversa, evitar que ingrese aire a presión o gases de escape a través del turbo al carter del motor En la figura 2 se puede observar un turboalimentador en corte donde se aprecian los elementos anteriormente mencionados. En amarillo se pude apreciar la zona de conducción de gases de escape dentro de la carcaza y como va disminuyendo la sección de la misma, esto produce un aumento de velocidad en dichos gases para que incidan sobre la rueda de turbina con una alta velocidad y produzcan una rotación de la misma ( en la actualidad hay turboalimentadores donde velocidad de rotación de la turbina es de aproximadamente 220.000 rpm).

A través del eje se transmite la velocidad de rotación a la rueda compresora, esta aspira el aire y lo lanza a la carcaza de admisión con un velocidad tangencial elevada, observar que la carcaza de admisión ( en celeste) va aumentando la sección de pasaje del aire en el sentido de avance del mismo. De esta forma el aire va perdiendo velocidad que se transforma en un aumento de presión, llegando así al motor con una presión superior a la atmosférica.

En la parte central del turboalimentador se pueden observar los elementos que permiten el giro del eje de turbina y su vez lo sustentan. Estos elementos son los cojinetes radiales y el cojinete axial, estos se encuentran lubricados con aceite a presión ( en verde se puede observar el circuito).

El aceite una vez que ha lubricado los cojinetes debe retornar por gravedad al carter del motor. En fucsia en la figura se observa el recorrido del retorno de aceite.

VENTAJAS

Entre otras podemos enumerar las siguientes ventajas del uso de motores turboalimentados con respecto a los motores aspirados:

a)Relación peso/potencia: en el motor sobrealimentado es sensiblemente menor ya que con el mismo tamaño de motor se logran potencias mÁs elevadas.

b)Par motor: el par motor resulta mayor en los motores sobrealimentados respecto de los aspirados.

c)Comportamiento en altura: al mantener constante la presión de alimentación la potencia se mantiene prácticamente invariable con la altitud a la que trabaja el motor.

d)Consumo específico de combustible: en los motores sobrealimentados, puesto que se trabaja con un exceso de aire y se realiza un buen barrido del cilindro, la combustión es más perfecta y el combustible se aprovecha al máximo por lo que el consumo específico resultará sensiblemente menor.

e)Contaminación ambiental: por lo expuesto en el punto anterior la contaminación que produce un motor sobrealimentado resulta menor a la de un motor aspirado.

f)Contaminación acústica: un motor sobrealimentado resulta más silencioso que uno aspirado debido a dos motivos, uno es que el turboalimentador tiene un efecto de silenciador, y el otro es que a igual potencia el motor sobrealimentado es de menor tamaño por lo que la superficie de radiación sonora es menor.

En el gráfico podemos observar la comparación entre un motor aspirado ( líneas de trazo) y el mismo motor sobrealimentado en primera fase (líneas continuas), es decir aplicado el turboalimentador en un motor estándar, sin hacer ninguna modificación sobre el mismo como reglaje de bomba, pistones, etc..

INSTALACIÓN

1-PRECAUCIONES A VERIFICAR EN EL MOTOR PREVIO A LA INSTALACIÓN.

Es importante hacer notar que un alto porcentaje de los turboalimentadores que fallan es debido a errores que se cometen durante el proceso de montaje, o por que no se estudió debidamente cuál fue la causa de la rotura anterior, ya sea por problemas existentes en el motor que lo afectan directamente o por un mal mantenimiento general del motor. Si estas condiciones de funcionamiento persisten, es importante hacer notar que la unidad que se instale, ya sea nueva o reparada, se volverá a deteriorar. Normalmente el lapso de tiempo en que ésto sucede es corto, entonces se repare o no el turboalimentador dañado, es conveniente desarmarlo para analizar cual fue la causa efectiva de rotura. A continuación se verá un estudio estadístico de las causas más normales de fallo en los turboalimentadores con algún tiempo de servicio: a)Aproximadamente el 40% de los problemas encontrados fueron por partículas que golpearon a la rueda de turbina o a la rueda compresora. b)Un 40 % adicional fueron problemas por fallas de lubricación. c)El 20 % restante fue de causas de los mas variados tipos varios.

2-RECOMENDACIONES PARA LA INSTALCIÓN

2-1 ANTES DE LA INSTALCIÓN DEL TURBOALIMENTADOR:
a)Limpiar y revisar el filtro de aire, reemplazarlo si es necesario y eliminar cualquier restricción o fuga que exista en los conductos de aire. b)Se deben inspeccionar que los conductos de aire y gases de escape se encuentren libres de cualquier material extraño que pudiera moverse durante la puesta en servicio del turboalimentador. c) En el conducto de alimentación de aceite se tienen dos alternativas: si el conducto es metálico en su totalidad, debe tenerse sumo cuidado cuando éste pasa cerca de zonas con mucha temperatura, ya que en estos casos el aceite se carboniza dentro de los mismos obturándolos total o parcialmente. En estos casos deben ser reemplazados. Si en cambio el conducto tiene partes fabricadas con flexibles de alta presión, debe tenerse cuidado porque dichos flexibles se resecan pudiendo desprender pedazos de caucho, que terminan obturando los conductos de lubricación internos del turboalimentador. En estos casos deben ser reemplazados ante la menor duda. d)Los conductos de drenado de aceite que estén rotos, gastados por roces, resecos, dañados por causa del calor o con sus telas internas despegadas deben ser reemplazados. e)Revisar el estado del aceite y filtro de aceite del motor. Ante la menor duda deben ser reemplazados. f)No olvidar retirar los tapones que protegen al turboalimentador, sobre todo el de drenaje de aceite. g) Antes de conectar el turboalimentador al sistema de escape, inspeccione y remueva cualquier restricción que pudiera ocasionar una excesiva contrapresión. Así también con los restos de juntas viejas, ya que de permanecer éstos causarán pérdidas perjudiciales.

2-2- AL COLOCAR EL TURBOALIMENTADOR:
a)Instalarlo utilizando juntas nuevas. NO USAR NINGÚN TIPO DE ADHESIVO DEL TIPO SILICONADO, SOBRE TODO EN LA JUNTA DE ENTRADA DE ACEITE. b)Conectar el turboalimentador al sistema de escape. Es conveniente poner grasa antiadherente en los tornillos, espárragos y tuercas de la parte caliente. c)Instale la cañería de alimentación de aceite al turboalimentador, sin apretarla por completo. d)Colocar el sistema de drenado de aceite de aceite y asegurarse que el eje formado por la entrada y salida de aceite no tenga una inclinación superior a los 30º con respecto a la vertical. e)Apriete abrazaderas, tonillos y tuercas con las especificaciones recomendadas por el fabricante del motor. f)Conectar el sistema de admisión de aire al turboalimenador, así también como el sistema de conducción de aire forzado a la admisión del motor. No es conveniente poner en servicio el turboalimentador sin filtro de aire y sin conectar a la admisión del motor. En el primer caso se corre riesgo de ingestión de elementos extraños y en el segundo de pérdida de aceite.

2-3- LUBRICACION PREVIA A LA OPERACIÓN:
a)Hágase girar el motor con el motor de arranque sin que se produzca el encendido, es decir desconectando el solenoide de pare en los diesel o el sistema de encendido en los nafteros, hasta que rebalse de aceite por la cañería de alimentación de aceite, ( la que se dejó floja en c) del punto anterior). b)Dejar definitivamente instalada ( apretada) el conducto de alimentación de aceite.

2-4- OPERACIÓN DEL TURBO:
a)Mantener el motor moderando ( a bajas revoluciones) durante 5 minutos. NUNCA SE DEBE ACELERAR EL MOTOR ANTES DE CUMPLIDO ESTE TIEMPO. b)Chequear que no existan fugas de aceite, aire o gases de escape. c)Se recomienda no operar el turboalimentador a velocidades o presiones máximas hasta cumplidos aproximadamente 800 km de uso.

3-PRECAUCIONES PARA LA INSTALACIÓN DE TURBOALIMENTADORES EN MOTORES REPARADOS

Este punto requiere una atención particularmente especial. La experiencia demuestra que el índice de falla más importante de los turboalimentadores nuevos o reparados ocurren cuando son puestos en motores recién armados, y la puesta en marcha se hace sin tomar ciertos requisitos. Lo mismo ocurre con turboalimentadores que se encontraban en perfecto estado al momento de ser reparado el motor, y al cabo de un periodo muy breve de uso se rompen.

Cuando se desarma uno de estos turboalimentadores que han fallado en un motor recién armado, es muy común encontrar alojado en aquellos conductos internos de poco diámetro ( por ejemplo el cojinete axial) restos de metal blanco, virutas metálicas, formaciones carbonosas, restos de juntas, pega juntas, etc.. Estos elementos terminan obstruyendo total o parcialmente los conductos de lubricación, con el consiguiente daño que esto trae aparejado. Además cuando pasan a través de los conductos de mayor diámetro pueden causar daño en todos aquellos elementos que se lubrican en forma forzada, por ejemplo los cojinetes radiales, eje de turbina, cuerpo central, etc. Por otro lado se sabe que el turboalimentador es el elemento que normalmente está más alejado y más alto con respecto a la bomba de aceite, por lo tanto será el último elemento a donde llegará la presión de aceite. Por esta causa, si se pone en marcha el motor sin un purgado previo de todo el sistema de lubricación, el turboalimentador puede llegar a funcionar durante un lapso de tiempo importante sin una lubricación adecuada, y ésto puede ser letal para la vida útil del mismo.

Como medida preventiva y para evitar los problemas descriptos en los párrafos anteriores es conveniente poner en marcha el motor sin colocar el turboalimentador, anulando el conducto de alimentación de aceite. En estas condiciones se debe tenerlo en marcha durante 30 minutos como mínimo, para que caliente bien el aceite y circule por todas las galerías internas del motor. De esta manera todos los sedimentos o materiales sueltos que puedan haber quedado en ellas circularán, gran parte de ellos serán detenidos por el filtro de aceite y otros quedarán acumulados en el conducto de alimentación del turboalimentador. Luego de ésto se procede a eliminar la restricción que se le puso al conducto de alimentación de aceite, y con periodos breves de marcha hacer salir por dicho conducto aproximadamente 2 litros de lubricante. De esta manera todas las impurezas acumuladas en el conducto serán eliminadas.

Una vez cumplidos los pasos anteriormente descriptos, se procede a la colocación del turboalimentador como se vio en el punto 3-2.