Mecanica
 

TurboCargadores

Siempre que se habla de racing, se toca el tema de los turbocargadores (turbochargers) mas conocidos como "turbos", los autos con turbo son muy populares entre aquellos con motores diesel (turbo diesel) pero su gran desempeño, pequeño tamaño y precio los han popularizado como un complemento de los autos de competencia e incluso en autos familiares y ejecutivos que los incluyen como extra de fábrica (ej. Subaru, Mitsubishi, Volvo y Audi ).
Los turbos son un sistema de "inducción forzada" pues su propósito es introducir y comprimir mas aire en los cilindros que lo que normalmente podría introducir un motor "naturalmente aspirado", entre más aire comprimido se añada más gasolina se puede agregar y más potencia genera el motor.
Para realizar el trabajo de inducir mas aire, un turbo utiliza una turbina que es girada por los gases que expele el motor despues de quemar el combustible, luego el aire es pasado por un compresor dentro del turbo e introducido en la admisión. La turbina puede girar a velocidades de hasta 150,000 RPM y como esta conectado al manifold y utiliza los gases calientes que salen del motor (expulsados al exterior a travez de la mufla) alcanza grandes temperaturas.
Un auto con turbo es especialmente eficiente a grandes alturas donde el aire es menos denso, en ese ambiente un motor "normalmente aspirado" (sin turbo) reduce su rendimiento porque por la densidad del aire le es mas difícil aspirar mas, un auto con turbo tambien pierde rendimiento pero la reducción es menos drástica pues le es mas fácil al turbocargador comprimir y aspirar el aire mas delgado.
Los turbocargadores tienen la forma de dos caracoles metálicos unidos en sentidos opuestos, uno de los caracoles contiene una turbina y el otro un compresor (algo similar a la forma de una broca de taladro), ambos componentes estan unidos por varillaje y giran simultaneamente. Tambien tienen una valvula llamada "wastegate" que determina la cantidad de gases que pasan por la turbina y la cantidad que se expulsa fuera del vehículo por la mufla.



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Funcionamiento en detalle:
El turbo es adherido al manifold de escape ( o headers) del motor en un lado, a las mangueras o tubos donde conecta el filtro de aire en otro y finalmente se conecta a la tuberia por donde fluye el aire hacia la admisión del motor.
Los gases que expele el motor (despues de la combustión en los cilindros) giran las aspas de la turbina del turbo,entre mas gases emita el motor, mas rápido gira la turbina.
Al girarse la turbina se gira en el otro lado del turbo el compresor, quien comprime el aire aspirado que pasa primeramente por el filtro y se introduce en el motor. El compresor es entonces un tipo de bomba centrífuga.

De manera mas sencilla: los gases que salen del motor giran la turbina que a su vez gira el compresor quien succiona e inyecta el aire en el motor, a más aire comprimido en el motor más gasolina se añade y por tanto mayor potencia se genera.

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Para soportar velocidades de hasta 150,000 RPM el conector de turbina y compresor debe ser soportado cuidadosamente debido a la fricción que genera, la mayoría de los roles o balineras explotarian a estas velocidades, por lo que la mayoria de los turbos emplean una suspención en aceite (del motor) en su lugar, una delgada capa de fluido es bombeada constantemente alrededor del conector, este tipo de rol ayuda a enfriar las partes internas y a su vez a disminuir la fricción entre ellas.


Algunos problemas de diseño:

Calculo de fujo y combustible:
Si el auto viene de fábrica con un turbo, su sistema de flujo de aire, computadora y sistema de inyección estan diseñados para calcular la cantidad de aire inducido por el turbo y añadir la contraparte de combustible necesario para la combustión ideal.
Los autos carburados tienen la ventaja de añadir la cantidad necesaria de combustible para equiparar la cantidad de aire que va a los cilindros. Los autos modernos (sin turbo) con sistema de inyección de combustible hacen lo mismo hasta cierto punto, ellos dependen de sensores de oxígeno en el escape para determinar los valores correctos de aire-combustible, asi que estos autos añadiran la cantidad apropiada de combustible si un turbo se les instala, siempre que el tamaño y empuje del turbo no demanden mas combustible de lo que los sistemas de fábrica puedan calcular. Asi si un turbo de gran empuje es instalado en un auto que no puede calcular la cantidad de combustible demandada, se deberán de hacer modificaciones que pueden ir desde nuevos chips en las computadoras, sensores de aire mas precisos, inyectores y bombas de gasolina de mas flujo, hasta todo un sistema independiente de inyección y calculo de flujo de aire.
Dichosamente se consigen, al menos en el exterior, muchos kits o paquetes que incluyen todas las modificaciones necesarias (incluyendo el turbo) para turbocargar exitosamente muchos tipos de vehículo.
El empuje (boost) típico de un turbocargador es de 6 a 8 libras por pulgada cuadrada (o PSI en inglés), con algunas modificaciones de admisión, inyección y de motor, hay autos que logran manejar 14 o hasta 20 libras, recordemos que la presión atmosférica es de 14.7 psi al nivel del mar por lo que estos autos estarían generando alrededor del doble de poder que normalmente obtendrian en el mismo sistema sin turbo.
La cantidad de libras que un turbo proporciona puede ser controlada manualmente por una válvula, de fábrica por la computadora del auto o electrónicamente por dispositivos diseñados para ese fin (boost controllers).


Pre-detonación:
Tambien conocida como "knock", es una condición peligrosa para el motor que puede incluso dañar los pistones, anillos o hasta el bloque y cabezote.
En autos turbocargados que usan mucha presión los peligros de predetonación aumentan, esto pues el aire que se inyecta a los cilindros se calienta al ser comprimido por el turbo y se calienta aún más al ser comprimido seguidamente por los pistones, la temperatura puede llegar a aumentar tanto que el combustible puede detonar antes que la chispa de la bujía lo haga (de alli el término "predetonación"). Algunas de las consideraciones para evitar knock en autos turbo son incluir sensores de detonación, usar combustibles de alto octanaje y en casos extremos reducir el radio de compresión del motor u optar por sistemas presurisados de inyección de agua (más sobre estos temas en próximos artículos).


Espacio:
A pesar de que los turbos son pequeños, necesitan de espacio junto al manifold de escape y de tubería que lo conecten al filtro de aire (y sensor de flujo si hubiese) y a la admisión del motor, la tarea es más complicada si se opta por un intercooler adicional; el espacio en la bahía del motor debe permitir acomodar estas partes, algunas veces es posible solamente hacerlo sacrificando algunas extras como el aire acondicionado o realocando partes como la batería.


Opciones para turbocargadores:

Intercoolers:
Cuando el aire se comprime se calienta, y cuando se calienta se expande. Parte de la presión creada por el turbo es el resultado de calentar el aire al comprimirlo, sin embargo la meta es obtener mayor cantidad de moléculas de aire, no necesariamente mas aire comprimido, lo ideal es aire comprimido relativamente frío pues es mas denso y contiene más moléculas que el aire caliente.
Debido a esto muchos sistemas utilizan un intercooler, que se asemeja a un radiador en su forma y función, son generalmente de aluminio y el aire se enfria antes de llegar al motor al pasar por los paneles internos y al recibir el frío del aire que fluye a través de ellos por el movimiento del vehículo o por un abanico.


Wastegate:
La mayoria de los turbocargadores tienen un wastegate interno o externo, su función es la de una válvula que detecta la cantidad de la presión del empuje generado para determinar la cantidad de gases que pasan por las aspas de la turbina.
Si la presión sube mucho, puede ser un indicador de que la turbina esta girando muy rápido, entonces el wastegate libera parte de los gases que pasan por la turbina, para que esta gire mas despacio.



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Turbos de balineras:
Son mas eficientes y dan una mejor y mas rápida respuesta de empuje. La desventaja es que necesitan de materiales especiales que puedan soportar las presiones y velocidades de las turbinas, por lo que son generalmente mas caros que los turbos basados en aceite.


Turbo timers:
Son ******os electrónicos de diversas formas y tipos, su función en general es la de mantener el flujo de aceite hacia el turbo por un periodo definido luego de que el auto se apaga para que este no sufra daños especialmente luego de periodos de mucha presión.


Marcadores de presión:
Indispensable en todo auto turbo, los marcadores (relojes) de presión indican como su nombre supone, la cantidad de presión que esta generando el turbo, algunos dan la medición en libras, pulgadas de mercurio, o barras.


Controladores de empuje (boost controllers):
Como explicamos anteriormente, estas valvulas pueden ser manuales o electrónicas y su función es controlar la apertura del wastegate para aumentar o disminuir la cantidad de presión generada.


Válvulas de alivio:
Tambien conocidas como BOV (blow off valves), son válvulas que se ubican en algun punto del recorrido entre la salida de aire del turbo y la admisión del motor.
Su función es mejorar el funcionamiento y la vida del turbo al permitir que el aire comprimido no usado que corre hacia el motor se desahoge, en el caso de un súbito corte en el pedal de gas, en lugar de devolverse al turbo, y tambien en algunos sistemas ayuda a que el turbo se mantenga girando entre cambios de marcha.
La mayoría de los autos turbo utilizan BOV's, estas válvulas son las responsables del exquisito sonido "Ssssshhhhhh" que hace un auto turbo entre cambios o al desahogarse.

SECRETOS DE LA SUSPENSION _(Primera Parte)

Como todo en los autos, la suspensión es otro componente que ha evolucionado con el tiempo. Hoy en día hay diversos tipos de suspensión así como hay diversos tipos de autos y tracciones.
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Para una gran mayoría de las personas la suspensión no es más que el conjunto de amortiguadores ("compensadores-shocks") y de resortes en cada una de las llantas y que su función es solo hacer del auto un lugar confortable al manejarse. Nada podría estar más alejado de la realidad pues el sistema de suspensión lo conforman muchas otras partes y sus funciones van desde soportar el peso de los pasajeros y la carga hasta cuidar que tomar una curva cerrada sea algo seguro.
Pero antes de entrar en detalle sobre este interesante tema, hay algunas cosas que considerar. Primero este artículo es con fines didácticos, le recomendamos asesorarse profesionalmente antes de modificar la suspensión de su auto. Segundo nos dirigiremos a la suspensiones más comunes en vehículos de pasajeros tipo sedán, excluyendo (al menos en esta entrega) aquellas propias de camiones, vehículos tipo van, mini-van (SUV), 4x4 y de carga. De igual manera nos referiremos solo a autos de tracción trasera o delantera únicamente (dejando por el momento los AWD fuera de contexto), con suspensiones tradicionales de resorte / compensador.

Entender el comportamiento de la suspensión de un auto y buscar maneras de mejorarla no es fácil de entender y es una cuestión de probar y corregir. Los ingenieros de autos gastan enormes cantidades de dinero y tiempo mejorándolas y el mejor lugar donde experimentan han sido siempre en las carreras de autos de circuito, rally y F1.

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Pero qué se busca mejorar en la suspensión de un auto ? Bien, muchas veces, nada. Los vehículos modernos (1990+) son por lo general bastante seguros y cómodos para la gran mayoría de la gente siempre que se manejen dentro de sus límites para los que se hicieron, esto es suficiente para el ciudadano promedio. Dichosamente usted tiene esta revista en sus manos y por tanto no le consideramos un ciudadano promedio sino uno que busca entender y aprender sobre todo lo que pasa en su auto para poder controlarlo mejor y mejorarlo siempre que pueda; cierto ?
Hay primordialmente tres razones por las que se modifica el sistema de suspensión de un auto: para "bajarlo" y hacerlo estéticamente mejor, para mejorar el agarre y estabilidad en curvas y por razones de carga.


Resortes Los autos tienen 4 resortes, uno por rueda. Los resortes son la parte central de la suspensión, su función es sostener el peso del auto y el peso (fuerza) transferido a las diferentes ruedas cuando se toman curvas, ellos absorben los golpes y malformaciones de la calle comprimiéndose y expandiéndose, manteniendo el chasis suspendido para comodidad de los ocupantes a la vez que mantienen las ruedas en contacto con la calle.

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Los resortes de fábrica tienen por lo general la desventaja de ser relativamente largos, por lo que el carro no queda muy bajo y tiene menos estabilidad ya que el chasis tiene mayor "movimiento" por estar suspendido relativamente alto del suelo, lo que se traduce en mayor transferencia de peso de un lado al otro (y de una llanta a otra) al tomar curvas y por tanto no son los mejores resortes para aplicaciones de alto desempeño como autos de carrera o conducción agresiva en curvas. Sin embargo como mencionamos anteriormente han sido diseñados para dar la mejor combinación de estabilidad y confort.


El qué tanto se compriman es determinado por el grado/medida que tengan. Aunque hay varias medidas la más común es la de libras por pulgada, así por ejemplo un resorte de 100 libras por pulgada se comprimirá 1 pulgada por cada 100 libras de peso se le apliquen. Conforme el resorte sea más pequeño y duro, el grado será mayor y a más alto el grado más rápido y rudo será el rebote. Generalmente un set de los 4 resortes trae los resortes delanteros más largos y de mayor grado que los traseros, ya que los delanteros tienen que soportar el peso del motor.
Existen varios tipos de resortes, el de tipo progresivo es diseñado para dar un manejo confortable (suave) pero para comportarse más duro en curvas cerradas o con cargas pesadas. Este es un tipo de resorte muy conveniente por su multi grado ya que tienen una medida de peso variable en lugar de una fija. A pesar de esta ventaja los resortes progresivos no son muy comúnes, si en ocasiones es difícil escoger el grado de un resorte con grado fijo, escoger uno de multigrado es una tarea aún más difícil.

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Y está el resorte "lineal" de grado/medida fijo. Estos son los que se encuentran por lo general en suspensiones ajustables ("coilovers ajustables") y en la mayoría de suspensiones de carrera. Aunque proveen el mejor agarre en manejos extremos no son lo mejor para aplicaciones de calle.
Ahora que sabe todo esto sobre resortes, cuando los quiera cambiar puede buscar el grado de sus resortes actuales y decidirse por unos más duros o suaves según sus necesidades.
Compensadores
Los compensadores están (por lo general) dentro del espacio cilíndrico de los resortes y su función principal es eliminar la oscilación descontrolada de los resortes. Sin compensadores, un resorte que absorbe energía de los baches e irregularidades de la calle tendería a comprimirse y luego a expandirse con la misma fuerza descontroladamente, controlar este movimiento de los resortes es el trabajo de los compensadores tratando a la vez de mantener las llantas en contacto con la superficie tanto como sea posible.
Internamente son básicamente una configuración de cilindro/pistón que comprime aceite donde el pistón tiene agujeros por donde el aceite tiene que moverse de un lado al otro y dado que los agujeros son de cierto diámetro solo pueden moverse a cierta velocidad bajo presión, los hay con cámaras de gas y de aire. También los hay ajustables y tipo Mac Pherson.

SECRETOS DE LA SUSPENSION _(Segunda Parte)

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Los compensadores ajustables permiten ajustar la compresión y algunos incluso la compresión y el rebote. Son ajustables por lo general mediante una válvula o llave y se ajustan fácilmente. Como es de imaginar son también más caros que compensadores normales.

El grado de compresión y rebote de un compensador es algo crítico en un sistema de suspensión, especialmente en uno diseñado para carreras, es por eso que equipos profesionales tienen incluso "dinamómetros" de compensadores. Valvede Racing (273-4275) es uno de los equipos de carreras con una larga historia de triunfos en la pista, y ellos cuentan con un dinamómetro de este tipo para asegurarse que los compensadores a usar son de hecho de los grados de compresión y rebote que necesitan sus autos. Si usted alista un auto para compentencia o quiere modificaciones serias en suspensión, sin duda un taller de profesionales con amplia experiencia como el de Valverde Racing le dará la mejor asesoría que pueda conseguir al respecto.

Coilovers ajustables
"Coilover" es una palabra que ha tendido a mal interpretarse y se refiere al conjunto de compensador, bushings y resorte juntos. Aunque en teoría esta definición permite que en este conjunto hayan elementos no compatibles la palabra coilover se refiere al conjunto donde los resortes están hechos para trabajar con los compensadores que contiene.

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La suspensión ajustable tipo coilover es aquella donde este conjunto tiene diversos puntos de ajuste. Algunas permiten ajustar la altura, rebote, compresión y otros aspectos, lo que las hace muy apetecidas en los autos de carrera y de calle por su versatilidad.

Tengan en mente la función de los resortes y los compensadores, es claro ahora que no todos los resortes son compatibles con cualquier compensador ni viceversa, son un conjunto que debe trabajar a la perfección. Y esto nos lleva a lo siguiente...

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Cómo "bajar" un auto ?
Muchísimos entusiastas buscan bajar un poco el auto en búsqueda de mayor estabilidad pero sobre todo cuando usan aros grandes con llantas pequeñas y desean darle una mejor apariencia al auto teniendo los bumpers más cerca del suelo y menos distancia entre las llantas y los guardabarros.

Hay varias maneras de lograr este propósito, la correcta y la que por lo general vemos muy seguida en los autos de tiquicia.

En teoría sería solo cuestión de usar resortes más cortos. En la práctica es más complicado que eso pues al bajar el auto se alteran otros factores en la suspensión, estabilidad y confort.

Seguramente abrá oido del método popular de "cortar los resortes" que se usa para bajar el carro. Aunque el fin de "sentar" el carro se logra, por lo general también se logra obtener la sensación de andar en la bolsa de un kanguro australiano. Al cortar los resortes se altera el grado de los mismos ya que tienen menos vueltas (son más duros), y los compensadores tienden a fallar por no estar diseñados ni ajustados para el nuevo tamaño (rebote) de los resortes. No solo esto es un problema pues los compensadores tienden a dañarse al poco tiempo sino que al alterarse el grado de los resortes se altera la cantidad de peso que soportan, haciendo el auto más inestable en este aspecto pues recordemos que tomar una curva significa mover peso (fuerza) de un lado al otro drásticamente.


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Y a pesar de que al bajar el auto se ganó un poco más de estabilidad la realidad nos muestra que hay muchos otros factores de los que depende la estabilidad aparte de la altura, como el grado de los resortes entre ellos.

La manera ideal de bajar un auto es remplazar los resortes por resortes más cortos pero más duros a la vez para compensar su tamaño. Muchas marcas (Tein, Skunk, H&R, Koni, Neuspeed, Eibach, etc) hacen resortes cortos de alta calidad con los que se puede bajar hasta 1.5" o 2", aunque tambien hay resortes (en algunas aplicaciones especificas) para bajar aun mas. Sin emabargo, como regla de dedo, al bajar mas de 2" un vehículo, se comienza a alterar en mayor grado la geometría de la suspensión causando inestabilidad. En algunos autos, principalmente visto en Hondas, con solo bajar 1" ya se tienen problemas de geometría y estos deben ser corregidos con cambers ajustables. Con este tipo de resortes se puede bajar el auto sin perder mucho confort al manejar. Pero, como pueden adivinar de nuevo, son más caros que los resortes normales y no están disponibles para todo tipo de auto.

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Si esa es la manera ideal, la manera correcta es usar junto con los nuevos resortes cortos de marca, compensadores hechos para trabajar con ellos, por lo general de la misma marca , muchas veces ya vienen en kits y se consiguen en diferentes grados, alturas y para diversas aplicaciones como de calle, de carreras y de drag (cuarto de milla). Este tipo de compensadores de rendimiento son hechos para trabajar con un menor mayor porcentaje de recorrido, lo que evita el problema de los compesadores de fábrica con resortes cortos que hacen la carrera hacia abajo más corta haciendo el compensador topar y golpear. Aquellos con bolsillo más profundo pueden optar por los coilovers ajustables para tener lo mejor de ambos mundos bajo control en todo momento.

La excepción de la norma, en realidad donde debemos de hacernos de la vista gorda, es cuando no conseguimos mejores resortes por el modelo/marca u año del vehículo que se quiere bajar. Aquí la idea de cortar los resortes resurge y si no queda otra opción al menos no le corte muchas vueltas al resorte, báje el auto un máximo de 1 pulgada y no utilice soplete ya que este modifica la aleación y propiedades del resorte. Es mejor usar un esmeril y luego delicadamente afinar el corte (la punta) con calor para que la forma sea correcta antes de motarlos de nuevo. Alguna gente considera usar gasas para forzar los resortes y hacerlos más pequeños, aunque una opción reversible, dependiendo del auto puede ser una combinación fatal que lo pueda dejar con las llantas para arriba en una curva peligrosa.

Aún bajando el auto de la mejor manera posible considere que los valores de alineamiento no serán los mismos que de fábrica (por lo general se gana mucho "camber negativo" y por tanto las llantas tienen a gastarse disparejamente y a dañarse las rótulas/puntas de eje si no se corrigen con los nuevos valores. De igual manera otro de los factores que se alteran para mal es el TOE (la desviación de las llantas hacia el centro del frente del auto), lidiar con estos cambios en camber, caster y toe, una combinación conocida como "bumpsteer" es uno de los trabajos más exahustivos al alistar autos de competencia.

Como pueden ver estabilidad y confort es lo que se trata de balancear al bajar un auto o cambiar resortes y compensadores. Muchas veces aunque se obtiene una mezcla aceptable, un auto muy estable implica poco confort en conducción diaria, y uno muy confortable sacrifica estabilidad. Dichosamente, como se ha dicho, el punto entre ambos estados que traen los autos de fábrica es suficiente para un manejo seguro y confortable para el manejo diario.

Bien, hasta aquí ya descubrimos las propiedades de resortes y compensadores y sus funciones básicas. Haremos, por cuestión de espacio y por ir poco a poco entrando en el tema, un salto en muchos otros factores de un sistema de suspensión. Es importante sin embargo, que sepa que existe el camber, caster, toe, rótulas, bushings y otros elementos que controlan la dirección de un auto y su estabilidad y que todos ellos están en constante cambio al entrar, pasar y salir de una curva, no desesperen que pronto tendremos la segunda parte de este reportaje donde cubriremos un poco más sobre técnicas de manejo, sway bars, oversteer, understeer, transferencia de peso, barras de tensión, downforce y llantas !

hey y hablando de billete cuanto puede llegar a valer un kit de turbo ?¿

va como un millon y medio

Depende de los componentes, la calidad, el tamaño y el taller donde se lo instalen.
En el taller de klopatofsky en bogota un turbo bueno como de 14 o 16 lbs con intercooler, y todos los gallos de inyeccion y todo vale casi 7 millones, pero, queda volando (El aveo del hijo de el q tiene ese kit es el carro mas rapido en tocancipa con mejor rendimiento)

El solo turbo garret t3 sin valvulas ni intercooler vale como 1.3 o 1.4 millones, pero hace mucho daño eso sin accesorios.