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sábado, 24 de junio de 2017

Supercargador o sobrealimentador del automovil

Definición: El supercargador, también conocido como sobrealimentador, es el nombre con el que se denomina al compresor instalado a un motor de combustión con el objetivo de generar una sobrealimentación para aumentar su potencia específica. 

También se le llama Sobrecompresor cuando se instalan varios de ellos en serie, con varias etapas, o por encima del sistema de carburación, para que el ciclo se cumpla con un aire más denso y rico en oxígeno que a presión atmosférica. 

Su funcionamiento consta básicamente en introducir aire a presión dentro del motor utilizando la fuerza del mismo, (utilizando el cigüeñal para la transmisión de potencia) para que el aire entre a los pistones y exista una mezcla de oxigeno y combustible más rica y el pistón pueda trabajar más rápido.

HISTORIA DEL SUPERCARGADOR:

·        En 1860 los hermanos Philander y Francis Marion Roots, fundadores de Roots Blower Company de Connersville, Indiana, patentaron el diseño de un motor de aire, para el uso en hornos y otras aplicaciones industriales.

·        El primer motor de sobrealimentación del mundo puesto a prueba, totalmente funcional, fue hecho por Dugald Clerk, utilizado en el primer motor a dos tiempos en 1878.

·        Gottlieb Daimler recibió la patente en Alemania para motores con sobrealimentación con combustión interna en el año 1885.

·        Louis Renault patentó un compresor centrífugo en Francia en 1902. 

·        Un gran auto de carreras fue construido por Lee Chadwick de Pottstown, Pennsylvania en 1908 que, al parecer, alcanzó una velocidad máxima de 100mph (160km/h) utilizando el sistema de sobrealimentación.

·        El primer carro producido en serie con supercargadores fue el Mercedes 6/25/40 hp y  el Mercedes 10/40/65 hp. Ambos modelos fueron introducidos en el año
·        1921. Eran distinguidos como modelos "Kompressor", el cual fue el origen de dicha línea que continúa hoy en día

·        En el año 1878, Heinrich Krigar de Germany obtuvo la patente del primer compresor tipo tornillo. Más tarde ese mismo año, obtuvo la patente de su mismo diseño mejorado, en el que igualó la geometría de ambos componentes giratorios del supercargador (aunque la tecnología del momento no permitía la construcción de estas piezas).

·        En 1935, Alf Lysholm patentó un diseño con 5 hembras y 4 machos rotores. También patentó el método para mecanizar los rotores del compresor.



·        1921. Eran distinguidos como modelos "Kompressor", el cual fue el origen de dicha línea que continúa hoy en día
·        En el año 1878, Heinrich Krigar de Germany obtuvo la patente del primer compresor tipo tornillo. Más tarde ese mismo año, obtuvo la patente de su mismo diseño mejorado, en el que igualó la geometría de ambos componentes giratorios del supercargador (aunque la tecnología del momento no permitía la construcción de estas piezas).
·        En 1935, Alf Lysholm patentó un diseño con 5 hembras y 4 machos rotores. También patentó el método para mecanizar los rotores del compresor. 



FUNCIONAMIENTO DEL TURBOCOMPRESOR:

El Supercargador no funciona aprovechando el impulso de los gases de escape (como el turbocompresor) sino que va directamente impulsado por las bandas o correas del motor, tal y como lo hace un alternador, una bomba de agua o un compresor para el A/A (Aire Acondicionado). Cierta potencia del motor es consumida pero la ganancia obtenida es mucho mayor a esta pérdida.

El supercargador tiene variantes y estilos distintos para cada tipo, pero las partes más comunes y destacables que se encuentran en todos:  La Polea o Engrane de Mado, que es donde va la correa que va hacia el cigüeñal.
·        Dos Rotores con Lobulos o Dientes, por lo regular 2 ó 3 dientes cada uno.
·        Carcasa o Cubierta, que es donde se encuentran los Rotores.

Regulación de la presión exceso: Para prevenir los incrementos de presión peligrosos en la admisión, una válvula controlada por la computadora del motor se abre, permitiendo que el aire recircule de nuevo hacia el lado de admisión del supercargador. Esta válvula también regula el nivel de refuerzo según las condiciones de funcionamiento del motor.

TIPOS DE SUPERCARGADORES:

A) Supercargadores tipo Roots:  Hay varios tipos de diseños de supercargadores, pero el más común es la variedad Rootes. En este diseño la potencia del motor activa un eje que atraviesa toda la longitud de la cubierta del supercargador. Este eje se acopla a través de engranajes a un segundo eje, paralelo a él, también dentro de la cubierta. Ambos ejes tienen rotores con lóbulos que son los que se acoplan entre sí, como un engranaje muy grueso del tipo de 2 o 3 dientes.

Los rotores dan vuelta de manera que los lóbulos se separen justo en la admisión de la cubierta, absorbiendo aire dentro de la misma. A medida que los rotores giran y sus lóbulos se separan uno de otro, cada uno lleva al interior de la cubierta el aire fresco atrapado en sus lóbulos. Cuando los lóbulos se vuelven a encontrar en el escape de la cubierta, los lóbulos mezcladores de los rotores obligan el aire a fluir dentro del múltiple de admisión (Ver imagen de arriba).

El girar constante de los rotores trae más aire dentro del motor del que éste puede consumir, lo que ocasiona que la acumulación de aire ejerza presión sobre el múltiple. Cuando las válvulas individuales de admisión de los cilindros se abren, el aire a presión es forzado dentro de los cilindros.

En pocas palabras, un supercargador tipo Roots:

·        Es un impulsor no un compresor.
·        Provee mucho torque y caballaje instantáneo en bajas y medias revoluciones.
·        Es ideal para uso de calle y uso diario
·        Es el sistema más usado en autos de fábrica.


B) Supercargadores de Doble Tornillo:
Los supercargadores de Doble Tornillo son parecidos a los Roots ya que también extraen el aire a través de un par de lóbulos de mallado que se asemejan a un conjunto de engranajes de tornillo sinfín. El aire dentro del supercargador está atrapado en bolsillos creados por los lóbulos del rotor, pero en este método el aire se comprime dentro de la carcasa del rotor. Esto se debe a que los rotores tienen un ahusamiento cónico, es decir, con una disminución gradual en el diámetro desde un extremo al otro (En un diagrama de taller, un ahusamiento forma un triángulo rectángulo), lo que significa que las bolsas de aire disminuyen de tamaño, debido a que el aire se mueve desde el lado de relleno hacia el lado de descarga; por eso el aire se comprime en un espacio más pequeño.
En pocas palabras, un supercargador de Doble Tornillo:

·        Es de desplazamiento positivo.
·        Es un compresor.
·        Es ideal para bajas, medias y altas revoluciones.
·        Es más eficiente que el Roots. 
·        Muchos Ford Cobra de alto rendimiento lo usan.

C) Supercargadores tipo Procargador:

El procargador o compresor centrifugo es un tipo de supercargador que difiere en la forma en que mueven el aire hacia el colector de admisión y su posición en el motor. Es como un turbocompresor, sólo que funciona acoplado al cigüeñal mediante una banda como un supercargador.
A velocidades muy altas (altas rpm), extrae rápidamente el aire hacia una carcasa de un compresor pequeño, el impulsor del compresor puede alcanzar velocidades muy altas (entre 50,000 rpm y 70,000 rpm aproximadamente). A medida que el aire es aspirado en el cubo del impulsor, la fuerza centrífuga hace que se irradie hacia afuera (área de compresión por reducción de caudal) o en su defecto entre a un difusor el cual tiene un conjunto de paletas estacionarias que rodean al impulsor convirtiendo la alta velocidad y baja presión de aire en baja velocidad y alta presión de aire e incorporando este aire comprimido al cuerpo de admisión del motor.

En pocas palabras, un supercargador tipo Procargador:

·        Es excelente para altas revoluciones
·        Son eficientes y seguros ganadores en carreras de aceleración continua.
·        Se asemejan mucho a los turbocompresores.
·        Conforme aumenta la velocidad del motor (rpm), la presión del procargador aumenta al cuadrado de las RPMs y, si estás acelerando y desacelerando continuamente, de igual forma la presión disminuye al cuadrado de las revoluciones.

VENTAJAS DEL SUPERCARGADOR:

·        Respuesta inmediata debido a que está directamente conectado a las poleas del motor. Esta respuesta es ideal para competencia.

·        No se calienta tanto como el turbo por lo que el funcionamiento es más confiable.

·        No requiere de mucho de mantenimiento.

DESVENTAJAS DEL TURBOCOMPRESOR:

·        Al ser impulsado por las poleas del motor consume más potencia tal y como lo hace el compresor de A/A (aire acondicionado).
·        Alto costo (muchas veces viene junto con el múltiple de admisión).

·        Capacidad de presurización menor a la de un Turbocompresor equivalente.

·        Diseño más complejo y por lo tanto es pesado.









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