Turbo y supercargadores
Turbo y supercargadores
Cómo funcionan estos sistemas de inducción de aire forzado y por qué son el camino del futuro.
H2 Kawasaki hace que las lenguas se balanceen y sus corazones estallen con su motor superpotente de 300 caballos de fuerza. Son las cosas con las que sueña, pero aparte de ese factor sorpresa obvio, ¿por qué cargaría una motocicleta en una época en la que se vende sensibilidad y se ignoran los aumentos en la exclusividad? Se trata del futuro: la atención se centra en encontrar fuentes alternativas de combustible. Bueno, es una búsqueda de larga data, pero ha crecido durante la última década a medida que los estrictos controles de emisiones se han vuelto más amigables con el consumidor y con el medio ambiente.
En el mundo de las motocicletas hemos visto biodiesel, etanol, hidrógeno y gas natural como fuentes de combustible para la propulsión de motocicletas. Los trabajos también incluyen motocicletas híbridas, una que funciona con otra fuente de combustible junto con un motor de gasolina o eléctrico. Las bicicletas eléctricas son cada vez más baratas y funcionan mucho mejor, pero no se acercan a la corriente principal y siguen siendo bastante baratas. Como resultado, la búsqueda de economía, consumo y rendimiento es aún mejor con el motor de combustión porque es más económico y tiene todas las características que los ciclistas conocen y aman. Entonces, ¿dónde más?
El motor de combustión ha recorrido un largo camino desde que las motocicletas comenzaron a rodar sobre dos ruedas y ciertamente se han inspeccionado todas las vías. Parece serlo, pero son las rutas transitadas brevemente las que los fabricantes están revisando: esa es la carga bruta y la carga turbo. Los supercargadores se inventaron y patentaron a fines del siglo XIX, se usaron en el siglo XX para impulsar motores de combustión primitivos y, a medida que mejoraba el rendimiento del motor, se prohibieron porque creaban demasiadas motos eléctricas que no se podían manejar en ese momento. Y eso sucedía en la década de 1940.
El turbo entró en la motocicleta convencional de manera un poco diferente. A principios de la década de 1980, el panorama de la industria estadounidense de motocicletas era sombrío. Harley-Davidson sobrevivió a duras penas y la capacidad de Japón para producir motocicletas de alto rendimiento confiables y rentables estaba sangrando en América y Europa. La intervención del gobierno de EE. UU. en forma de aranceles a la importación de motocicletas japonesas de más de 700 cc se introdujo para salvar a Harley y el turbo fue la forma de ofrecer un gran rendimiento de la motocicleta y menos capacidad para superar los aranceles, al igual que la Honda CX500/650, Suzuki XN85 y Yamaha. Turbos XJ650T. Kawasaki entró en el juego al lanzar las piezas, no la moto completa, en Estados Unidos, y ensambló su GPz750 Turbo en los EE. UU.
Qué icónicas son estas bicicletas ahora, no eran muy populares. Prometían manejo como peso medio y motos de gran potencia a buen precio, pero los modelos eran pesados, no tenían buenas características de potencia y los sistemas turbo eran complicados. Para empeorar las cosas, el mercado mundial de motocicletas se ha visto muy afectado en términos de ventas y los fabricantes han mejorado sus modelos. La fantasía turbulenta, como la gran carga anterior, llegó a un final abrupto. Parecía que era demasiado difícil hacer que estos sistemas funcionaran, hasta que Kawasaki lo hizo todo de nuevo con el H2 sobrealimentado.
Las complejidades de los sistemas de carga han recorrido un largo camino desde la Segunda Guerra Mundial en gran parte gracias a los desarrollos en aplicaciones aeronáuticas, automotrices y navales. De hecho, las lecciones aprendidas en aplicaciones marinas citaron a Kawasaki como la razón por la que estaban jugando con un motor de cuatro cilindros sobrealimentado que demostraron en el Salón del Automóvil de Tokio de 2013: el motor que se convertiría en un Ninja H2. Si bien Kawasaki no dio ningún detalle en ese momento sobre el rendimiento futuro del motor, indica claramente que los supercargadores están en la agenda.
Los cargadores son esencialmente bombas que le dan al motor presión adicional al empujar más aire hacia el motor. Esto, a su vez, permite que las capacidades más pequeñas funcionen con un supercargador o turbo y obtengan un rendimiento como un motor con más capacidad. Cuando ambos sistemas entregan en su operación, en general, la forma en que ejercen su efecto inicial porque los turbos generalmente funcionan con gases de escape y los supercargadores de la cadera. Ambos sistemas son esencialmente compresores de aire que aumentan la presión del aire o la densidad del aire en una cámara de combustión. Las mayores cantidades de oxígeno pueden quemar más combustible y, por lo tanto, generar más energía.
Hay una diferencia entre los dos sistemas cuando el turbo funciona después de la combustión. El aire gira desde el escape de la turbina, lo que aumenta la presión en la ruta de entrada. Los supercargadores se operan mecánicamente en una variedad de formas, generalmente fuera de la cadera. La correa, los engranajes, las cadenas y los ejes del compresor giran y fuerzan la entrada de más aire en el conducto de admisión. Los sistemas tienen dos aspectos negativos generales. Con un turbo, al girar el acelerador, hay un retraso porque es necesario aumentar los gases de escape antes de que se aplique el turbo y antes de que se presurice la ruta de entrada. Se necesitan revisiones para que funcionen y esta brecha de rendimiento a menudo se conoce como turbo lag.
Los supercargadores funcionan directamente con las RPM del motor, por lo que se requiere energía para funcionar. Pueden robar hasta un tercio de la potencia del motor para hacer su trabajo, aunque una ganancia de potencia neta típica del 10 por ciento. Realmente necesita una cantidad razonable de energía para ver una buena ganancia general de energía sin que la energía inicial cause ningún efecto negativo. Por lo tanto, los supercargadores suelen ser menos económicos y proporcionan menos ganancia de salida que los turbo, pero tienen características más favorables en una motocicleta y todas las ventajas del sistema están disponibles al instante. Los turbos son mejores en economía, más baratos de instalar y ofrecen más mejoras generales, pero sus características de entrega de potencia no son tan buenas.
No más. La eficiencia de ambos sistemas se ha mejorado mediante el uso de enfriadores intermedios enfriados por aire entre las bombas y la admisión a medida que los sistemas pasan el aire cuando están presurizados, lo que restringe las mejoras de rendimiento general de estos sistemas. Pero las cosas han evolucionado a partir de estos rasgos “típicos” a medida que los fabricantes buscan una economía mejorada. Los sistemas de carga están tan desarrollados en estos días que los fabricantes han tratado de eliminar los dos efectos que los sistemas “típicamente” han mostrado en el pasado. Eche un vistazo a los esfuerzos que ha hecho Kawasaki con el H2 y verá que el futuro del sobrealimentador parece prometedor.
Si bien el supercargador puede parecer el camino a seguir, es probable que la turboalimentación en el motociclismo tenga un futuro más grande por la misma razón que es tan común en otras partes del mundo automotriz: proporciona mayores ganancias de potencia, es más eficiente y económica. Los turbos se han empleado en vehículos diésel durante mucho tiempo y funcionan con motocicletas diésel. Pero los sistemas son grandes y voluminosos. Tomará mucho tiempo de desarrollo lograr que sean aceptables para una motocicleta.
