Un motor turbocompuesto es un motor alternativo que emplea una turbina para recuperar energía de los gases de escape. En lugar de utilizar esa energía para impulsar un turbocompresor como se encuentra en muchos motores de aviones de alta potencia , la energía se envía al eje de salida para aumentar la potencia total entregada por el motor. La turbina suele estar conectada mecánicamente al cigüeñal , como en el Wright R-3350 Duplex-Cyclone , pero también se han investigado sistemas de recuperación de energía eléctrica e hidráulica.
Como este proceso de recuperación no aumenta el consumo de combustible , tiene el efecto de reducir el consumo específico de combustible , es decir, la relación entre el uso de combustible y la potencia. [1] La turbocomposición se utilizaba para aviones comerciales y funciones similares de largo alcance y larga resistencia antes de la introducción de los motores turborreactores . Los ejemplos que utilizan el Duplex-Cyclone incluyen el Douglas DC-7B y el Lockheed L-1049 Super Constellation , mientras que otros diseños no tuvieron uso en producción.
La mayoría de los motores de pistón producen un escape caliente que todavía contiene una cantidad considerable de energía no desarrollada que podría usarse para la propulsión si se extrajera. A menudo se utiliza una turbina para extraer energía de dicha corriente de gases. Una turbina de gas convencional recibe aire a alta presión y alta velocidad, extrae energía de él y sale como una corriente de menor presión y movimiento más lento. Esta acción tiene el efecto secundario de aumentar la presión aguas arriba, lo que la hace indeseable para su uso con un motor de pistón, ya que aumenta la contrapresión en el motor, lo que disminuye la eliminación de los gases de escape de los cilindros y, por lo tanto, reduce la eficiencia del la porción del pistón de un motor compuesto. [2]
A finales de la década de 1930 y principios de la de 1940, una solución a este problema fue la introducción de colectores de escape tipo "jet stack". Se trataba simplemente de secciones cortas de tubos metálicos unidas a los puertos de escape, con formas que interactuaban con la corriente de aire para producir un chorro de aire que producía empuje hacia adelante. Otra introducción de la Segunda Guerra Mundial fue el uso del efecto Meredith para recuperar calor del sistema de radiadores y proporcionar empuje adicional.
Al final de la guerra, el desarrollo de las turbinas había mejorado dramáticamente y condujo a un nuevo diseño de turbina conocido como "turbina de purga" o "turbina de recuperación de energía". Este diseño extrae energía del impulso del escape en movimiento, pero no aumenta apreciablemente la contrapresión. Esto significa que no tiene los efectos indeseables de los diseños convencionales cuando se conecta al escape de un motor de pistón, y varios fabricantes comenzaron a estudiar el diseño.
El primer motor de avión probado con una turbina de recuperación de energía fue el Rolls-Royce Crecy . Esto se usaba principalmente para impulsar un sobrealimentador centrífugo con engranajes, aunque también estaba acoplado al cigüeñal y proporcionaba una economía de combustible adicional del 15 al 35 por ciento. [3]
Las turbinas de purga se convirtieron en características relativamente comunes a finales de la guerra y en la posguerra, especialmente para motores diseñados para vuelos largos sobre el agua. La turbocomposición se utilizó en varios motores de avión después de la Segunda Guerra Mundial , incluido el Napier Nomad [4] [5] y el Wright R-3350 . [6] [7] La restricción de escape impartida por las tres turbinas de purga utilizadas en el Wright R-3350 es igual a un sistema de pila de chorro bien diseñado utilizado en un motor radial convencional , mientras recupera aproximadamente 550 hp (410 kW) en METO (máxima potencia continua excepto en el despegue). [2] En el caso del R-3350, los equipos de mantenimiento a veces apodaron a la turbina como turbina de recuperación de piezas debido a su efecto negativo en la confiabilidad del motor. Se construyeron versiones turbocompuestas del Napier Deltic , Rolls-Royce Crecy , Rolls-Royce Griffon y Allison V-1710 , pero ninguna se desarrolló más allá de la etapa de prototipo. Se comprobó que en muchos casos la potencia producida por la simple turbina se acercaba a la del motor de pistón enormemente complejo y que requiere mucho mantenimiento al que estaba conectada. Como resultado, los motores aeronáuticos turbocompuestos pronto fueron suplantados por motores turbohélice y turborreactores .
Algunos fabricantes modernos de camiones pesados diésel han incorporado turbocompuestos en sus diseños. Los ejemplos incluyen el Detroit Diesel DD15 [8] [9] y Scania [10] en producción desde 1991. [11] [ se necesita aclaración ]
A partir de la temporada 2014, la Fórmula 1 cambió a una nueva fórmula V6 turboalimentado de 1,6 litros que utiliza turbocompuestos. Los motores utilizan un único turbocompresor que está conectado a un motor/generador eléctrico llamado MGU-H. El MGU-H utiliza una turbina para impulsar un generador, convirtiendo el calor residual del escape en energía eléctrica que se almacena en una batería o se envía directamente a un motor eléctrico en el tren motriz del automóvil.
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )En su apogeo, el Connie era a menudo llamado el mejor trimotor del mundo.
Con 440 hp, la nueva versión del motor turbocompuesto de 12 litros de Scania es adecuada para terrenos alpinos, así como para operaciones normales de construcción y de larga distancia en Europa.