sobrealimentador

Un sobrealimentador es un compresor de aire mecánico impulsado directamente por el cigüeñal o el árbol de levas del motor, generalmente mediante un acoplamiento de correa o cadena. Fuerza aire más denso a la cámara de combustión, permitiendo que se queme más combustible por ciclo y aumentando la presión máxima y la potencia de salida. A diferencia de un turbocompresor, que utiliza la energía de los gases de escape, un sobrealimentador extrae potencia mecánica del propio motor.

Los dos diseños dominantes son el tipo de desplazamiento positivo (Roots, tornillo o paletas) y el tipo centrífugo. Las unidades de desplazamiento positivo empujan un volumen fijo de aire por revolución, produciendo una presión de sobrealimentación que aumenta linealmente con la velocidad del motor. Los sobrealimentadores centrífugos comprimen el aire haciéndolo girar a alta velocidad, por lo que la sobrealimentación aumenta con el cuadrado de la velocidad del impulsor, lo que los hace eficientes a altas revoluciones, pero requieren velocidades de rotación más altas para generar presión al ralentí. Los compresores Roots son comunes en motores de camiones y tractores; las unidades centrífugas aparecen con más frecuencia en automóviles de alto rendimiento.

Sobrealimentación, calor y el equilibrio entre ganancia y carga

La presión de sobrealimentación de un sobrealimentador oscila entre 0.5 y 1.5 bar absolutos en sistemas modestos y 3 bar o más en motores de carreras. La compresión del aire lo calienta sustancialmente, por lo que la mayoría de los diseños incluyen un intercooler para reducir la temperatura de admisión antes de que el aire llegue a los cilindros, recuperando la eficiencia volumétrica perdida por la expansión térmica. Sin intercooler, un motor sobrealimentado puede funcionar peligrosamente pobre o requerir un enriquecimiento excesivo de combustible para evitar el picado.

La pérdida parasitaria es real: un sobrealimentador puede consumir del 10 al 30 por ciento de la potencia que genera, dependiendo del diseño y el nivel de sobrealimentación. Esto hace que la sobrealimentación sea más económica en motores de mayor cilindrada o de altas RPM, donde la ganancia de potencia absoluta supera la resistencia mecánica. El deslizamiento de la correa y el tamaño de la polea determinan la relación de velocidad del sobrealimentador con respecto al cigüeñal; las relaciones de 1.5:1 a 3:1 son típicas, con relaciones más altas que producen más sobrealimentación a costa de mayor resistencia.

La sobrealimentación se utiliza en camiones pesados, equipos agrícolas y carreras donde el par constante a bajas RPM o la potencia máxima justifican el peso y la complejidad. Los motores diésel se benefician especialmente porque toleran presiones máximas más altas y carecen de las restricciones de picado. Los automóviles de pasajeros modernos han cambiado en gran medida a los turbocompresores para una mejor economía de combustible, pero los sobrealimentadores siguen siendo preferidos en algunas aplicaciones de rendimiento y marinas donde la respuesta inmediata del acelerador es más importante que la eficiencia.