Un sobrealimentador centrífugo es un tipo especializado de sobrealimentador que utiliza la fuerza centrífuga para aumentar la presión de aire del colector, MAP. Una MAP aumentada permite que el motor queme más combustible, lo que da como resultado una mayor potencia de salida. Los sobrealimentadores centrífugos generalmente se conectan a la parte delantera del motor a través de una transmisión por correa o por engranaje desde el cigüeñal del motor.
El sobrealimentador centrífugo se utiliza en muchas aplicaciones, incluidas, entre otras, las de automoción, camiones, vehículos marinos, aeronaves, motocicletas y vehículos utilitarios deportivos. De estas aplicaciones, se utilizan con mayor frecuencia para aumentar la potencia en vehículos de calle y aplicaciones de carreras. Si bien el primer compresor centrífugo práctico se diseñó en 1899, [1] los sobrealimentadores centrífugos evolucionaron durante la Segunda Guerra Mundial con su uso en aeronaves, donde se combinaban con frecuencia con su contraparte impulsada por escape, el turbocompresor . [2] Este término se refiere al hecho de que los turbocompresores son un tipo específico de sobrealimentador centrífugo, uno que es impulsado por una turbina.
Últimamente [¿ cuándo? ] , los sobrealimentadores centrífugos se han vuelto muy comunes en el mundo de los automóviles de alto rendimiento de hoy. [3] Los sobrealimentadores a veces se instalan como equipo original en algunos vehículos fabricados en la actualidad. La sobrealimentación centrífuga crea un medio eficiente, compacto y compatible con el intercooler para aumentar la potencia en motores de gasolina y diésel para una amplia variedad de embarcaciones, vehículos terrestres y aeronaves.
Los sobrealimentadores centrífugos se han vuelto populares en el mercado de repuestos como un complemento para mejorar el rendimiento. [4] Por diseño, los sobrealimentadores centrífugos permiten una fácil integración del intercooler aire-aire o aire-agua. [5] Varias empresas construyen sobrealimentadores centrífugos y también los ofrecen como sistemas completos que pueden ser instalados fácilmente por un mecánico o un entusiasta de los automóviles en casa.
Debido a que la presión del aire disminuye con la altitud, la compresión del aire ayuda a mantener la potencia del motor a medida que el avión asciende.
Los cuatro componentes principales de un sobrealimentador centrífugo son la voluta (carcasa del compresor), el difusor, el impulsor y la transmisión. Las volutas suelen estar hechas de aluminio en lugar de otros metales debido a la combinación de fuerza, peso y resistencia a la corrosión. Luego, las volutas se mecanizan con precisión para que coincidan con el diseño del impulsor. [6] Los impulsores se diseñan en muchas configuraciones, y la ecuación de bomba y turbina de Euler juega un papel importante para comprender el rendimiento del impulsor. [7] Los impulsores a menudo se forman fundiendo metales en una forma y luego se mecanizan, y los impulsores de la más alta calidad se mecanizan a partir de palanquilla sólida.
La transmisión proporciona una relación de transmisión ascendente desde el eje de entrada (accionado desde el cigüeñal del motor) hasta el eje de salida, al que se conecta el impulsor (no es raro que las velocidades del impulsor del supercargador centrífugo superen las 100.000 rotaciones por minuto). Los componentes básicos de la transmisión centrífuga con transmisión por engranajes son ejes, engranajes, cojinetes y sellos. Debido a las altas velocidades y cargas que debe soportar la transmisión, los componentes se mecanizan, rectifican y ensamblan con tolerancias extremadamente estrictas.
El sobrealimentador centrífugo obtiene su potencia del movimiento del motor en el que está acoplado. En este punto, el sobrealimentador acciona un impulsor, o una pequeña rueda giratoria. El impulsor aspira aire hacia una pequeña carcasa de compresor (voluta) y la fuerza centrífuga envía el aire hacia el difusor. El resultado es un aire muy presurizado, pero que viaja a baja velocidad. [8] El aire de alta presión y baja velocidad se introduce luego en el motor, donde la presión adicional le da al motor la capacidad de quemar más combustible y tener un mayor nivel de combustión. Esto da como resultado un vehículo más rápido y con mayor capacidad de respuesta debido a una mayor eficiencia volumétrica del motor.
Más allá del uso en aeronaves, que impulsó muchas mejoras en el diseño centrífugo, el uso más extendido del supercargador centrífugo se ha centrado en gran medida en el mercado de repuestos de alto rendimiento automotriz. [9]
Las mejoras en el diseño y la tecnología de mecanizado han permitido importantes avances en la eficiencia de los compresores, así como en el diseño de cojinetes y sellos. Como una opción confiable, segura y asequible (dólar por caballo de fuerza) para aumentar el rendimiento de automóviles, camiones, botes, motocicletas y vehículos utilitarios deportivos, la sobrealimentación centrífuga se ha convertido en una opción viable para los entusiastas del rendimiento en una variedad de aplicaciones. Debido a la facilidad de instalación y al hecho de que muchos sistemas utilizan intercooler integrado, la sobrealimentación centrífuga continúa ganando popularidad dentro de la industria del rendimiento.
La tecnología de sobrealimentadores centrífugos también ha encontrado su camino en aplicaciones industriales. Desde el tratamiento de aguas residuales hasta el deshielo de aeronaves, la compresión de aire de un sobrealimentador centrífugo ha mejorado significativamente la eficiencia y la confiabilidad del sistema general. En muchas industrias, el transporte neumático es ahora el método preferido para mover productos o medios dentro de una instalación. Tradicionalmente, se consideraba que la única fuente de flujo de aire de este volumen era un compresor de tipo Roots . Debido a su diseño eficiente, ahora se está adoptando la tecnología centrífuga porque ofrece ahorros sustanciales de energía, temperaturas de aire de descarga más bajas y un funcionamiento más silencioso. [10]
Los supercargadores centrífugos accionados por motor son inferiores a los supercargadores tipo Roots en la generación de torque en el rango bajo de RPM, pero superiores a los supercargadores tipo Roots en eficiencia termodinámica (se genera menos calor al comprimir el aire).
Debido a que los sobrealimentadores centrífugos utilizan fuerzas centrífugas para comprimir el aire, ofrecen una mayor eficiencia que los diseños de desplazamiento positivo, tanto en términos de consumo de energía como de producción de calor. "Quizás el más simple de todos los sobrealimentadores, el centrífugo también puede ser el más eficiente térmicamente". [11] El lado del compresor de los turbocompresores también son diseños centrífugos y también presentan una alta eficiencia.
Los compresores centrífugos suelen estar montados en un lateral de la parte delantera del motor. Al separar el compresor del motor mediante un soporte de montaje se reduce en gran medida la transferencia de calor del motor al compresor durante el funcionamiento. En comparación, un compresor de doble tornillo o de tipo Roots, que está ubicado en el centro (valle) del motor, absorberá calor (remoción térmica) durante el funcionamiento debido a la transferencia térmica del bloque del motor y las culatas. Los niveles elevados de temperatura en el compresor influyen directamente en las temperaturas del aire de descarga que luego ingresan al motor. Las temperaturas más altas del aire de entrada al motor dan como resultado aumentos de potencia reducidos y una mayor probabilidad de daño al motor como resultado de la detonación dentro de los cilindros. Consulte también intercooler (aumento de la densidad del aire de carga).