1. La sobrealimentación consiste en aumentar la masa de aire que entra al motor para aumentar su potencia. 2. Existen varios sistemas como el turbo, compresor volumétrico y comprex, pero el más utilizado es el turbocompresor porque ocupa poco espacio y da más potencia de forma eficiente. 3. Los ciclos ideales como el ciclo Otto y ciclo Diesel se usan para comparar el rendimiento térmico máximo de los motores y sus procesos de compresión e expansión.

1. Motores de Combustión Interna Sobrealimentados
La sobrealimentación es un sistema que se utiliza para que un motor de combustión interna desarrolle más
potencia.
Funcionamiento
La sobrealimentación consiste en aumentar la masa de aire (diésel) o de mezcla aire/gasolina (motor de
gasolina) que entra al cilindro en la fase de admisión, aumentando su presión en el motor de combustión
interna alternativo, para aumentar la fuerza de la carrera de trabajo, es decir el par motor en cada
revolución y por tanto la potencia. Los sistemas de sobrealimentación se inventaron a principios del siglo XX,
pero en su momento solo apareció un uso práctico en los motores de aviación, con objeto de poder
compensar la pérdida de densidad del aire con la altura.
La presión que ejerce un sobrealimentador se mide en bar o en lb/pulgada cuadrada (psi). Una presión de 1
bar significa que dentro de la admisión hay una presión equivalente a la presión atmosférica. Un motor de
automóvil puede llegar a tener una presión de 2 bar., es decir, el doble que la presión atmosférica.
El funcionamiento del turbo se basa en una pequeña turbina compresora metida dentro de una caracola,
unida por un eje a una turbina de empuje, que es impulsada por los gases de escape. El turbo gira a altas
Rpm y para evitar la fricción y desgaste de sus componentes, su montaje se realiza en flotación de aceite, es
decir, la bomba de aceite envía el caudal suficiente como para mantener en flotación el eje del turbo para
evitar su desgaste y gripado del mismo. Todos los motores turbo alimentados llevan instalado un
refrigerador de aceite, ya sea un radiador de aceite o un intercambiador de temperatura aceite-refrigerante,
ya que el aceite al paso por el eje del turbo se expone a altísimas temperaturas.
Compresor volumétrico
Es un sistema de sobrealimentación que consiste en un compresor mecánico, que va conectado al cigüeñal a
través de un sistema de arrastre mecánico, y gira al mismo tiempo que este.
Una de las ventajas de este tipo de compresor es que trabaja ya desde bajas revoluciones del motor. La
principal desventaja es que resta par en un principio para funcionar, aunque cuando sube el régimen de
vueltas la devuelve con creces.
También el problema que tiene es que los rozamientos son muy grandes y cuando suben las rpm, los
rozamientos son mayores, por lo tanto a mayores rpm mayor pérdida de potencia, con lo cual el máximo
rendimiento lo da a regímenes medios.
Este sistema fue el primero utilizado en lo automóviles de gama alta y de competición ya desde los años 20 .
No es el más utilizado, pero aún hay empresas del sector automovilístico que lo utilizan. Mercedes-Benz en
algunos de sus motores incorpora un compresor rotativo denominado "Kompressor".
Volkswagen utilizó hasta 1992 compresores voluméticos helicoidales "G60" en los modelos Golf y Corrado y
G40 en el Polo.

2. Compresor Comprex
El comprex aprovecha las ventajas del
turbocompresor y del compresor
volumétrico para hacer una máquina más
eficaz en un principio, aunque luego
veremos que también tiene sus
inconvenientes. Transfiere la energía entre
los gases de escape y el aire de alimentación
por medio de unas "ondas de presión"
generadas entre las finas paredes radiales
de un tambor, que gira gracias a una
conexión directa con el cigüeñal. Combina
por lo tanto el funcionamiento de un
turbocompresor el aprovecharse de la
energía de los gases de escape del motor, si bien el accionamiento de su rotor solo requiere una parte muy
pequeña de potencia del motor para el mantenimiento del proceso de las "ondas de presión". Este tipo de
compresor funciona muy bien en los motores Diesel, pero presenta desventajas como su complejidad
mecánica, funcionamiento ruidoso y costes de fabricación.
El rodete celular del comprex es accionado por el cigüeñal del motor a través de correas trapezoidales Para
reducir el ruido, las ranuras del rodete son de distintos tamaños. El rotor gira dentro de un cuerpo cilíndrico,
en cuya cara frontal desembocan los conductos de aire y de gases de escape, y además de entrada de aire a
baja presión y el aire a alta presión por un lado, y el gas de escape a alta presión y la salida de gas a baja
presión por el otro lado. El rodete lleva cojinetes flotantes. Los cojinetes se encuentran en el lado del aire.
Esta conectado al circuito del aire del motor.
El comprex resulta de tamaño bastante grande, y es accionado por el cigüeñal a través de una correa. Esto
hace que la ubicación del comprex en el motor sea muy difícil. Otra desventaja de este sistema de
sobrealimentación es que su precio es dos o tres veces mayor que el de un turbocompresor equivalente.
También presenta un silbido agudo durante las aceleraciones que lo hace molesto. El contacto de los gases
de escape con el aire de admisión provoca que aumente la temperatura del aire que entra en los cilindros
por lo que baja el rendimiento del motor.

3. Turbocompresor
Este sistema de sobrealimentación,
el más empleado hoy día, sobre
todo en motores diesel, consiste en
aprovechar la energía mecánica y
térmica de los gases del escape,
accionando una turbina unida
coaxialmente a un Compresor por
medio de un eje. Cuando los gases
de escape salen, antes de ir al
escape, pasan por esta turbina y los
gases ejerciendo una fuerza sobre
sus álabes, haciéndola girar tanto
más de prisa cuanta más energía tengan. Esta energía mecánica de giro adquirida por la turbina es
transmitida al compresor, el aspira aire del filtro y lo empuja aprovechando la fuerza centrífuga hacia el
colector de admisión. De este modo se obtiene una presión de alimentación superior a la atmosférica.
Este sistema es el más utilizado, porque ocupa muy poco espacio, da mucho más par motor y por lo
tanto potencia que los otros sistemas y es el sistema más barato. En desventaja este sistema es el más
delicado, si no se cuida bien la lubricación de su eje es fácil que tenga problemas porque la turbina se
calienta mucho, ya que puede llegar a girar hasta 400.000 rpm, según el tamaño del mismo. Otra desventaja
(relativa) es que si se desea una respuesta ya desde bajas rpm, ha de ser pequeño el turbo y no alcanza una
presión demasiado alta. Si al contrario usamos uno mayor, su tiempo de respuesta es también más largo.
Estos inconvenientes se palían con los turbocompresores controlados Los turbos más pequeños tienen un
sistema mecánico de limitación del régimen de la turbina y por tanto de la presión, llamado "Waste-gate"
La nueva generación de turbos se denominan turbos de geometría variable, este sistema varía la posición de
los álabes del interior de la caracola del turbo para tener una gran progresividad y de esta manera dar un
empuje constante desde bajas revoluciones del motor. Junto a estos turbos se instala una válvula de
descarga de sobre presión tarada por el fabricante para que el turbo de el empuje requerido, aunque son
regulables y de esta forma se puede jugar un poco con la potencia de empuje del turbo hasta los 1.5/1.8
bares de presión en el colector de admisión.
Particularidades según el sistema de alimentación
según sea el sistema utilizado para sobrealimentar el motor de gasolina, el compresor puede aspirar aire a
través del filtro de aire y enviarlo comprimido hacia el carburador, o bien aspirar mezcla de aire-gasolina
procedente del carburador y enviarlo directamente a los cilindros. En el primer caso, el carburador se sitúa
entre el turbocompresor y el colector de admisión y el sistema recibe el nombre de "carburador soplado";
mientras que el segundo, el carburador se monta antes del turbo, denominándose "carburador aspirado".

4. Ciclos ideales y sus procesos
A pesar de que el motor de combustión no funciona de acuerdo con un ciclo termodinámico el concepto del
ciclo sigue siendo un expediente muy útil para mostrar los efectos de los cambios en las condiciones de
operación, para indicar el rendimiento máximo y para comparar un tipo de motor de combustión con uno
respecto a otro.
Cuando en un ciclo hipotético se presupone que el fluido motor es aire solamente, se le conoce como un
ciclo de aire normal. Se considera, que el calor es suministrado directamente al ciclo o rechazado por él se
ignoran las pérdidas de calor, en tanto que el poder calorífico del aire, se estima como constante.
El ciclo Otto. Se puede trazar un ciclo hipotético para el motor Otto (así como para el motor común EC
diesel), a partir de un diagrama PV. Los procesos de compresión y dilatación vienen a ser idealmente,
procesos isoentrópicos. La combustión y la "fuga" del escape que se verifican casi a volumen constante en el
motor, ahora, para el ciclo propuesto se consideran como procesos a volumen específico constante. En
los diagramas PV y TS, se observan los mismos procesos que son:
ab: compresión isoentrópica
bc: aportación de calor a volumen constante
cd: dilatación isoentrópica
da: rechazo de calor a volumen constante

5. Para este ciclo, por unidad de peso de aire se tiene:
QArev= cp(Tc-Tb)
QRrev= cv(Ta-Td)
Como las relaciones de compresión y de expansión son iguales:
En este caso, rv, es la relación de expansión o dilatación del ciclo. (una relación de volúmenes):
Pero esto último también es la relación de compresión puesta que el émbolo volverá a recorrer sus mismos
pasos al completar d ciclo.
El valor de k no es constante, dado que disminuye con la temperatura, tanto para los gases reales como para
los perfectos, se obtendrán varios valores del rendimiento térmico para cada valor de rv. Más aún, se podrá
seleccionar para el ciclo un fluido con un valor k mayor que el del aire.
El ciclo Diesel. Es posible trazar un ciclo teórico para el motor Diesel, a partir del diagrama PV. En el ido ideal,
los procesos de compresión y dilatación vienen a ser procesos isoentrópicos; el periodo de combustión se
toma como proceso presión constante; la salida de los gases de escape se hace como proceso a volumen
específico constante. En la figura se muestran los diagramas PV y TS para este ciclo idealizado:
ab: compresión isoentrópico
bc:, adición de calor a presión constante
cd: expansión isoentrópica
da: rechazo de calor a volumen constante para este ciclo

6. Para este ciclo:
Llamando a Tc/Tb la relación de carga L y sustituyendo se tiene:
Esta ecuación es diferente para el ciclo Diesel y para el ciclo Otto, solamente por el término en el paréntesis
rectangular que siempre es mayor que la unidad. Por lo tanto, el rendimiento del ciclo Diesel es menor que
el del ciclo Otto, cuando se hace la comparación con la misma relación de expansión y para el mismo medio
motor.
El ciclo Otto era independiente de la carga, el del ciclo Diesel aumenta progresivamente a medida que la
carga disminuye y llega a ser igual al del ciclo Otto en el límite de cero carga.
El ciclo Otto permite la expansión más completa y obtiene la eficiencia más alta, porque todo el calor es
suministrado antes que el proceso de expansión se inicie. En el ciclo Diesel dado la última parte del calor es
suministrada al fluido que tiene una dilatación relativamente pequeña, después del rechazo.
Esta comparación es importante porque el motor diesel real usa altas relaciones de compresión, en tanto
que el motor ECH está titado a relaciones relativamente bajas por las restricciones impuestas por la
detonación.
Tipos de compresores mas utilizados
Algunas de las marcas comerciales de compresores desarrollados son:
Compresor EatonRoots 1
Se trata de una máquina pura de circulación, en las que no se comprime el aire. La presión de carga
efectiva no se crea hasta llegar al colector de admisión.
Esta versión sencilla con rotores de dos álabes origina una presión relativamente baja, y además la crea
muy despacio al aumentar el régimen de giro.
La potencia absorbida se sitúa para una sobrepresión de 0,6 bares y paso máximo de aire, en 12.2 CV.
El rendimiento del compresor Roots no es muy alto y además empeora con el aumento del régimen de
giro. La capacidad de suministro sólo supera el 50% en una gama muy limitada. El aire comprimido se
calienta extraordinariamente.
Compresor EatonRoots 2
Al igual que el anterior tampoco comprime el aire internamente, sin embargo la sobrepresión de carga,
bajo las mismas condiciones, alcanza un máximo más elevado.
La potencia absorbida se sitúa en sólo 8 CV y la temperatura del aire se eleva menos. El rendimiento de
este compresor supera el 50% en una gama más alta.

7. Compresor Volumétrico De Pistones Rotativos Wankel
Su funcionamiento es similar al del roots, pero variando sustancialmente su geometría. De esta manera se
mejoraron notablemente las propiedades.
La sobrepresión que se alcanza es alta. La potencia absorbida para una presión de 0,6 bares y máximo paso
de aire alcanza 8.2 CV. La temperatura del aire no se eleva mucho.
El rendimiento está por encima del 50% para capacidad de circulación media y en una pequeña gama incluso
supera el 60%.
Compresor De Hélice Sprintex
Este compresor fabricado en Escocia presenta un elevado consumo de energía, para una baja capacidad de
suministro, con el máximo en casi 11 CV. La causa parece radicar en los cojinetes lisos del compresor
Sprintex que ayudados por el rozamiento interno eleva mucho la temperatura del aire. El rendimiento no es
muy bueno y sólo con alta sobrepresión y un elevado grado de paso de aire se acerca al 50%.
Compresor Pierburg De Pistón Rotativo
Este compresor tiene un parentesco cinématico con el motor Wankel. Un rotor de tres álabes describe una
trayectoria circular en un tambor rotativo con cuatro cámaras. Las cámaras en su rotación van cambiando de
volumen y por lo tanto el aire se comprime dentro del compresor.
El consumo de energía es muy bajo también en carga parcial, entre 2.7 y 8.2 CV. La elevación de la
temperatura es reducida. El rendimiento del compresor supera el 50% en una amplia gama de capacidad
media de suministro.
Compresor KKK De Pistón Rotativo
Es una modificación del compresor Roots. El rotor gira en un tambor que lo envuelve, que también gira por
su parte. La creación de la sobrepresión de carga y el paso del aire es muy rápido en el KKK. La potencia
necesaria para conseguir una elevada presión y un alto grado de flujo es relativamente baja, con valores que
se acercan a los 8 CV. El aire se calienta muy poco por la sobrepresión. El rendimiento del compresor KKK es
muy bueno y en una amplia gama ronda el 50% y en una gama más pequeña supera el 60%.
Compresor G De Volkswagen:
Se diferencia de otros modelos sobre todo porque no se compone de elementos en rotación para conseguir
la circulación. La compresión del aire en el conducto del caracol es consecuencia de un movimiento oscilante
de la pieza interior. La característica de suministro del compresor G cumple el requisito de una rápida
creación de presión. Una elevada capacidad de circulación se aúna aquí con un bajo consumo de energía, ya
que las pérdidas por rozamiento son muy pequeñas en los cojinetes del compresor G. El rendimiento alcanza
en determinadas gamas de carga, máximos del 60%.
El compresor G de Volkswagen ya no se utiliza, y se ha estado incorporando en algunos motores del W. Polo,
W Golf y W. Passat durante menos de una década.

8. Como leer un mapa de Flujo de un Compresor

9. En la cima del mapa podemos ver que ésta es una Garret TO48 turbo y compresor S-3
Entendiendo el Eje:
1. Primero nosotros empezaremos mirando el flujo de aire a través del turbo medido en el x-eje. Garrett usa
lb/min en sus mapas mientras otras compañías como Mitsubishi usan pies cúbicos por minuto (cfm). Puesto
que yo pienso que es más fácil trabajar con cfm, haremos la conversión. Cada 10 lb/min es igual a 144.72
cfm, recuerden esto.
2. La proporción de presión medida en el eje y es meramente la proporción de presión atmosférica que es
dejada por el turbo, a presión atmosférica, que entra en el turbo. La presión atmosférica a nivel del mar es
14.7 psi, si usted fuera ejecutar 29. 4 psi de boost, la proporción de presión sería de 2 atmósferas.
Información comprensiva dentro del Mapa:
1. Los rectángulos ovalados en el mapa o "islas" son llamados para representar la eficacia del turbo en ese
rango. Cuando usted puede ver en este mapa, el funcionamiento más eficaz (73%) está en el mismo centro
del mapa. Ésta es característica general de la mayoría de los turbochargers. Sin entrar en la termodinámica
adiabática, nosotros diremos apenas que la eficacia es una medida de cuánto exceso de calor del turbo
queda en el aire comprimido que sale del mismo. Tan intuitivamente, cuanto mas eficiencia mejor.
2. Velocidad rotatoria de la turbina (Wheel RotationalSpeed) son simplemente las rpm a las que la rueda del
compresor está girando.
3. El punto de ahogo (Choke Point), que normalmente no se indica en mapas de flujo, es la proporción de
flujo máximo que un turbo es capaz de producir sin tener en cuenta presión o eficacia.
4. Más allá del límite en la izquierda de la curva del grafico (surge limit), la curva del compresor se
incrementa. En los términos de hombres no expertos, este fenómeno es causado por una curva de presión,
en la parte de atrás que entra en la salida del compresor (housing) rompiendo el flujo a través de la rueda
del compresor. La curva mata a los turbos y tiene que ser evitada a toda costa.
Seleccionando un Turbo
Calculando los Requisitos de Flujo de su motor
Ahora que usted puede leer y puede entender un mapa de flujo de compresor, su tiempo para deducir cómo
encontrar un turbo a su motor, seleccionando el compresor apropiado y ruedas de turbina correctas, con la
combinación correcta de Housing A/R. Un turbo desigualado no sólo podría resultar en un retraso (lag)
extremo, si no también puede que su turbo derroche potencia sobre su motor. Más grande no siempre es
mejor.

10. Ahora que usted puede leer y puede entender un mapa de flujo de compresor, su tiempo para deducir cómo
encontrar un turbo a su motor, seleccionando el compresor apropiado y ruedas de turbina correctas, con la
combinación correcta de Housing A/R. Un turbo desigualado no sólo podría resultar en un retraso (lag)
extremo, si no también puede que su turbo derroche potencia sobre su motor. Más grande no siempre es
mejor
El único cálculo real que necesita hacer, es determinar cuánto flujo aire actualmente su motor necesita. Esto
depende de varios cosas incluso las RPM, la temperatura absoluta (Rankin, igual a 460 + temperatura
Fahrenheit), la presión absoluta en los multiples (psi, igual a BOOST o presión sobre la presión atmosférica),
y por último el flujo volumétrico del motor fluyen o EVF en cfm.
Primero calcule el EVF usando la ecuación siguiente:
Luego nosotros deberemos usar el EVF para calcular la cantidad de aire en lb/min, que fluye en el motor a
que presión (P) y a que temperatura (T) usando esta ecuación:
Donde N es el flujo de aire en lb/min, P es la presión absoluta en psi, y T es la temperatura del ambiente
absoluta en Rankin.
Finalmente, multiplique N por la eficacia volumétrica de su motor (VE). Esto compensa por el hecho de que
no en todos los ciclos de su motor, no todas las mezclas anteriores de aire combustible (air/fuel) se fuerzan
a salir fuera de los cilindros. Hay una diferencia entre el flujo de aire (airflow) real de su motor y el flujo de
aire (airflow) predicho. Esta diferencia se iguala a un VE. Hay miles de valiosas horas online para leer sobre
eficacia volumétrica por cada motor de producción, literalmente. Para recibir los resultados más exactos de
este paso yo iría investigando su artefacto y proponiendo el VE más realista posible como esto tiene un
significado que afecta el flujo de su motor. Si usted simplemente está desordenado con mapas de flujo de
compresor y necesita un valor por VE sólo para experimentar, puede usar 85% eficacia como valor, es un
número conservador bueno para la mayoría modificaciones en automóviles con turbochargers para rpms
hasta (6500-7500). Tenga presente sin embargo que en una puesta a punto de inducción forzada el VE
puede exceder fácilmente 100% de sus resultados, por eso será muy beneficioso investigar su motor
previamente.

11. Determinando la mejor combinación Trim-Housing A/R
Con la proporción de flujo que usted ha calculado simplemente, puede mirar mapas de compresores de
diferentes turbo para ver cuáles le dan el flujo aéreo que usted necesita a las presiones y eficacias que usted
quiere lograr.
Al seleccionar un turbo, es importante hacer los cálculos anteriores para varios Rpms diferentes y presiones
de Boost diferentes, porque usted no siempre estará en el redline bajo el tope de boost mientras maneja el
automóvil. Verificando la actuación del turbo a varias velocidades del motor y diferentes presiones le darán
el cuadro global de qué bien el turbo se clasifica según tamaño el de su vehículo.