Turbos de geometría variable (VTG)

Ya en uno de nuestros artículos, Sobrealimentación en los motores (Turbocompresor), les contamos que es un motor sobrealimentado y uno atmosférico, el inconveniente que presentan los motores sobrealimentados o con turbo, es que a bajas revoluciones del motor, el rodete o caracol apenas si es impulsada por los gases de escape, de esta forma el motor se comporta como si fuera atmosférico.

La solución que se plantea para esta situación es utilizar un turbo de un tamaño menor, para que empiece a comprimir desde las bajas revoluciones, pero esto tiene una limitante, se pierde eficiencia a altas revoluciones.

Para corregir este inconveniente se diseñó un turbo con la capacidad para comprimir el aire a bajas o altas revoluciones del motor, con un turbo de geometría variable VTG.

Funcionamiento

El turbo de geometría variable se diferencia del turbo convencional ya que utiliza un plato o corona en el cual van montados unos alabes móviles, que pueden ser orientados todos al mismo tiempo a un ángulo determinado, mediante un mecanismo que puede ser de varillas o palancas, empujados por una capsula neumática.

¿Que logra con estos alabes?, ampliar o reducir el diámetro, de acuerdo al régimen del motor.

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Como se observa en la imagen los alabes cierran la capacidad que tiene el turbo, esto en los momentos en que el motor está girando a bajas revoluciones, como se aprecia en la parte izquierda de la imagen.

Cuando el motor funciona a altas revoluciones los alabes se abren ampliando la capacidad del turbo.

Algunos sistemas que no tienen el sistema de vacío que también se conoce como una válvula wastegate, que funciona de acuerdo al flujo que detecta a través de un tubo conectado al colector de admisión.

El funcionamiento que hemos visto es teórico, el control de la capsula manométrica en los turbos ya sean modernos o convencionales se hacen mediante una gestión electrónica que regula la presión que llega a las capsulas de vacio, para lo cual tiene  presente márgenes de funcionamiento del motor, temperatura del aire de admisión, presión atmosférica y los requerimientos del conductor.

Los alabes del turbo (VGT)

De acuerdo al régimen del motor los alabes pueden tomar diferentes posiciones, así como se observa en la imagen los alabes se orientan de acuerdo a si el nivel de las rpm es bajo, medio o alto y se puede controlar a través de la gestión electrónica.

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Gestión electrónica de la presión del turbo

Con la utilización de la gestión electrónica tanto en los motores de gasolina como en los Diésel, la regulación del control de la presión del turbo ya no se deja en manos de una válvula de accionamiento mecánico como es la válvula wastegate.

Las características principales de este sistema son:

  • Permite sobrepasar el valor máximo de la presión del
  • Tiene corte de inyección a altas revoluciones.
  • Proporciona una buena respuesta al acelerador en todo el margen de revoluciones.
  • La velocidad del turbocompresor puede subir hasta las 000 r.p.m.

¿Cómo funciona la valvula VGT?

En lugar de dirigir los gases de escape alrededor de la rueda de la turbina, el VGT se limita a abrir los álabes, simulando un efecto similar al de una válvula de escape. Cuando los álabes se cierran, aumenta la energía de los gases de escape que actúa sobre el rodete de la turbina.

Cuanto cuesta un turbo?

Por poner un ejemplo, un turbocompresor funciona a pleno rendimiento a más de 200.000 rpm, lo que significa que las puntas de los álabes tienen una velocidad lineal cercana a la velocidad del sonido. Si a esto añadimos que funciona en un sistema de escape de llama y tiene una temperatura de unos 1.000 ºC, empezamos a entender por qué una pieza tan pequeña, comparada con el resto del motor, puede costar fácilmente más de 1.000 dólares.

Cuantos kilometros dura un turbo?

Con un mantenimiento adecuado, una turbina puede superar fácilmente los 250.000 kilómetros. Por otro lado, sólo durará 1.000 kilómetros si no se toman las precauciones adecuadas.

Desgaste del eje: Ningún cojinete puede soportar la velocidad del turbocompresor y la temperatura a la que funciona, por lo que el eje gira sobre casquillos especiales. Tienen ranuras por las que fluye aceite a presión y el eje de la turbina flota literalmente en el aceite. Si todo va bien, prácticamente no hay desgaste, pero nada es perfecto en este mundo. Los anillos pierden su resistencia, lo que provoca fugas de aceite en el sistema de admisión del coche. Esto provoca un fuerte consumo de aceite y una densa nube de humo azul en el sistema de escape durante la aceleración.

Geometría variable bloqueada: En los turbocompresores de geometría variable, especialmente los turbocompresores diésel (que producen más hollín), el mecanismo que cambia la orientación de los álabes puede bloquearse, impidiendo que el turbocompresor controle adecuadamente la presión de sobrealimentación. El problema se manifiesta cuando se enciende el testigo de avería del motor y se nota una pérdida importante de potencia.

Fallas comunes de un turbo de geometria variable VGT

El fallo más común de un turbocompresor de geometría variable en un motor diésel es el bloqueo de la propia geometría. Esto bloquea su posición, impidiéndole realizar su trabajo, lo que provoca una pérdida de potencia y un mayor consumo de combustible.

Si no lo hemos mencionado ya, el propósito de esta geometría variable es hacer que el motor sea más suave y responda mejor a bajas revoluciones. El problema surge cuando se notan subidas de tensión o puntos muertos en términos de tracción.

Como no es raro que la geometría se atasque en una determinada posición, es posible que a un determinado régimen el motor funcione bien, pero a otro no. Como en esta situación no hay forma de cambiar el recorrido de los gases de escape en la turbina del sistema de escape, el comportamiento del coche se altera por completo.

Las principales causas del bloqueo por geometría variable son la conducción excesiva en ciudad y a velocidades muy bajas, o ambas.

Esto provoca una combustión ineficaz y la acumulación de grandes cantidades de carbono, que se va acumulando gradualmente en el motor y sus componentes.

Cuando nuestro motor no funciona a altas revoluciones durante mucho tiempo, esta carbonilla se acumula donde puede, y la geometría variable es el primer componente que entra en contacto directo con estos gases.

Esta acumulación de carbonilla puede hacer que el mecanismo de cambio de cuchillas se atasque, impidiendo que el turbocompresor regule correctamente la presión de admisión. El problema se manifiesta cuando se enciende la luz de revisión del motor y se nota una pérdida significativa de potencia.

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