Un sobrealimentador centrífugo es un tipo especializado de sobrealimentador que utiliza la fuerza centrífuga para aumentar la presión de aire del colector, MAP. Un MAP aumentado permite que el motor queme más combustible, lo que resulta en una mayor potencia de salida. Los sobrealimentadores centrífugos generalmente están conectados a la parte delantera del motor mediante una transmisión por correa o por engranajes desde el cigüeñal del motor.
El sobrealimentador centrífugo se utiliza en muchas aplicaciones, incluidas, entre otras, automotrices, camiones, marinas, aviones, motocicletas y UTV. 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 aviones, donde frecuentemente se combinaban con su contraparte impulsado 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 automotriz de alto rendimiento actual. [3] Los supercargadores 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 aviones.
Los sobrealimentadores centrífugos se han vuelto populares en el mercado de repuestos como 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 un mecánico o un entusiasta de los automóviles pueden instalar fácilmente 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 generalmente se funden en 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 en la comprensión del rendimiento del impulsor. [7] Los impulsores a menudo se forman fundiendo metales y luego se mecanizan; los impulsores de la más alta calidad se mecanizan a partir de palanquilla sólida.
La transmisión proporciona una relación de aumento desde el eje de entrada (impulsado 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 sobrealimentador centrífugo excedan 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 estrechas.
El sobrealimentador centrífugo obtiene su potencia del movimiento del accionamiento al que está acoplado. En este punto, el sobrealimentador impulsa un impulsor o pequeña rueda giratoria. El impulsor aspira aire hacia una pequeña carcasa del compresor (voluta) y la fuerza centrífuga envía el aire al difusor. El resultado es aire muy presurizado, pero que viaja a baja velocidad. [8] El aire a alta presión y baja velocidad luego se alimenta al 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 aviones, que impulsó muchas mejoras en el diseño centrífugo, el uso más generalizado del sobrealimentador centrífugo se ha centrado en gran medida en el mercado de repuestos de 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 rodamientos y sellos. Como opción confiable, segura y asequible (dólar por caballo de fuerza) para aumentar el rendimiento de automóviles, camiones, barcos, motocicletas y UTV, 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 se ha introducido en aplicaciones industriales. Desde el tratamiento de aguas residuales hasta el deshielo de aviones, la compresión de aire de un sobrealimentador centrífugo ha mejorado significativamente la eficiencia y confiabilidad del sistema en 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 estilo Roots . Debido a su diseño eficiente, ahora se está adoptando la tecnología centrífuga porque ofrece ahorros sustanciales de energía, temperaturas más bajas del aire de descarga y un funcionamiento más silencioso. [10]
Los sobrealimentadores centrífugos impulsados por motor son inferiores a los sobrealimentadores tipo Roots en cuanto a generación de par bajo en el rango de RPM, pero superiores a los sobrealimentadores 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 mayor eficiencia que los diseños de desplazamiento positivo, tanto en términos de consumo de energía como de producción de calor. "Quizás el más sencillo de todos los sobrealimentadores, pero el centrífugo también puede ser el más eficiente térmicamente". [11] El lado del compresor de los turbocompresores también tiene diseños centrífugos y también presenta una alta eficiencia.
Los sobrealimentadores centrífugos suelen estar montados en un lateral de la parte delantera del motor. Distanciar el sobrealimentador del motor mediante un soporte de montaje reduce en gran medida la transferencia de calor del motor al sobrealimentador durante el funcionamiento. En comparación, un soplador de doble tornillo o de raíces que está anidado en el centro (valle) del motor absorberá calor (absorción de calor) durante el funcionamiento debido a la transferencia térmica desde el bloque del motor y los cabezales. Los niveles elevados de temperatura en el sobrealimentador influyen directamente en la temperatura del aire de descarga que luego ingresa al motor. Las temperaturas más altas del aire de entrada del motor dan como resultado aumentos de potencia reducidos y una mayor probabilidad de daños al motor como resultado de la detonación dentro de los cilindros. Véase también intercooler (aumento de la densidad del aire de carga).