Componentes de un turbocompresor

Un turbo usualmente está posicionado de tal manera que la turbina esté directamente luego de la tubería de escape (o manifold) del motor, para poder aprovechar los gases de escape de éste.   Del otro lado, se conecta el compresor de aire a la tubería de admisión de aire del motor.  Usualmente los turbos incluyen un intercooler, el cual es básicamente un radiador que enfría el aire comprimido antes que sea enviado a los cilindros.  Ya que el aire frío ocupa menos volumen que el mismo aire caliente, permite enviar aún más mezcla combustible a los cilindros, y esto aumenta la eficiencia del turbocompresor.

Usualmente el compresor de un turbo es del tipo centrífugo, que toma aire por el centro, y expulsa el aire comprimido a un "caracol" en los extremos, lo cual le dá su forma peculiar.

Cojinetes 

Ya que el mecanismo de un turbocompresor llega a girar hasta 150,000 rpm, los cojinetes alrededor del eje deben ser muy especiales.  A diferencia de la mayoría de cojinetes de balines, los de un turbocompresor usualmente son del tipo fluído, en los cuales constantemente se bombea aceite alrededor del eje, lo cual permite enfriar su mecanismo interno, al mismo tiempo que le permite girar libremente a velocidades elevadas.  Existen también fabricantes que utilizan cojinetes de materiales especiales como cerámica, que permiten ser más livianos, siempre inmersos en aceite.  Finalmente, se han logrado grandes avances con los llamadas cojinetes de hoja o cojinetes de aire, los cuales no requieren de enfriamiento o aceite, ya que se basan en la eliminación de fricción utilizando alta presión de aire, generada por el mismo turbo.  Una vez están funcionando, no existe fricción, ya que los componentes están separados por la presión del aire.  Estos cojinetes requieren muy poco mantenimiento, pero tienen desgaste alto a bajas velocidades, y requieren velocidades altas para funcionar correctamente.

Compresión o "Boost" 

La compresión o "boost" es la presión adicional que se está forzando en el aire comprimido.  Los turbocompresores de vehículos normalmente agregan entre 6 a 8 libras por pulgada cuadrada (psi, por sus siglas en inglés) de presión al aire.  Ya que el aire de la atmósfera, a nivel del mar, tiene una presión de 14.7psi, es posible llegar a obtener un poco más de 50% de rendimiento adicional de un motor.   Algunos turbocompresores son de presión variable, que permiten al conductor escoger cuánta compresión desea, y es controlado por un switch desde el tablero.  Estos manejan unas válvulas de escape en la turbina, que regulan la velocidad de la turbina.

Válvulas de escape

A altas velocidades, la turbina de un turbo es capaz de girar a velocidades de más de 200,000rpm si no se le regula, debido a lo cual los turbos tienen válvulas de escape.  Estas le permiten auto-regular su velocidad, para que no exceda los límites de fabricación, ambos del motor y del turbocompresor.  Estas mismas válvulas son las que regulan la compresión, para dejar escapar los gases de escapes en exceso, una vez se haya logrado la compresión deseada.

Válvulas de bloqueo 

Cuando un motor está funcionando a altas velocidades, y abruptamente se corta el flujo de gasolina (se deja de acelerar), se corta el flujo de aire comprimido a los cilindros, lo cual causa que quede aire comprimido en las tuberías, que puede causar rompimiento de mangueras y/o tubería, así como también un flujo reverso de aire hacia el compresor de aire, que lo puede desacelerar violentamente, lo cual puede llegar a dañarlo.  Esta situación se controla con las válvulas de bloqueo, las cuales se encargan de cerrar el flujo de aire comprimido hacia el turbocompresor (solo se abren cuando el flujo hacia el motor está abierto), y también se encargan de dejar escapar el aire comprimido que ya no será utilizado en ese momento.  Estas válvulas usualmente son operadas electrónicamente y/o por vacío.

Ya que hemos visto las partes principales de un turbocompresor, veremos a continuación las consideraciones que deben tomarse al diseñar un turbocompresor para un carro, y las ventajas y desventajas que puede tener.