Wastegate: Derivación controlada, no eliminación

En el lenguaje cotidiano, una "wastegate" suena como un vertedero: una compuerta por la que pasa el "waste" (desperdicio). La palabra contiene el concepto de derivación. Pero en ingeniería mecánica, una "wastegate" no es un sistema de eliminación. Es una válvula de control de precisión montada en el colector de escape de un motor turboalimentado, y realiza una tarea específica: desvía una porción medida de gases de escape calientes alrededor de la rueda de la turbina del turbocompresor.

He aquí por qué la derivación es importante. Un turbocompresor utiliza la presión de los gases de escape para hacer girar una turbina, que a su vez hace girar un compresor que fuerza aire adicional a los cilindros del motor, aumentando la presión de sobrealimentación. Más aire significa más potencia. Pero si el flujo de escape no se controla, la turbina puede girar cada vez más rápido, elevando la presión de sobrealimentación tan alto que la mezcla de combustible y aire detona incontrolablemente dentro del cilindro, en lugar de quemarse de forma controlada. Esta detonación, también llamada "knock", daña los pistones y los aros. La válvula "wastegate" se abre cuando la presión de sobrealimentación alcanza un umbral seguro, dirigiendo parte de esos gases de escape calientes directamente al tubo de escape, evitando por completo la turbina. Esto limita la velocidad de giro de la turbina, controlando la presión de sobrealimentación y protegiendo el motor.

La válvula suele estar cargada por resorte y accionada por vacío o presión. A medida que la presión de sobrealimentación aumenta, empuja la "wastegate" para abrirla contra la tensión del resorte. El ingeniero ajusta la constante del resorte y el tamaño de la válvula para que la presión de sobrealimentación se estabilice en el nivel seguro para el que fue diseñado el motor. Sin programas informáticos, sin piezas móviles, excepto una válvula de asiento y una varilla. El gas "wasted" (desperdiciado) no es un residuo. Es energía en exceso que, si no se controla, destruiría el motor.

El término "wastegate" surgió en la década de 1970, cuando los motores turboalimentados se hicieron comunes en los automóviles de carretera y de carreras. La palabra era descriptiva, aunque imprecisa: la compuerta por la que fluyen los gases de escape "wasted" (desviados, no utilizados por la turbina). La turboalimentación en sí no era nueva, pero la gestión de la sobrealimentación en los motores de producción requería una válvula de alivio de presión simple y fiable. La "wastegate" cumplió esa función. Hoy en día, las turbinas de geometría variable y los actuadores electrónicos de "wastegate" han dado a los ingenieros un control más preciso, pero el principio y el nombre han perdurado.