Cómo los Supercargadores Aumentan la Eficiencia y el Rendimiento del Motor

Un supercargador es un dispositivo utilizado en motores de combustión interna de pistón para incrementar su eficiencia de funcionamiento. Se trata de un compresor de aire que aumenta la presión o densidad del aire que entra en la cámara de combustión del motor, permitiendo un rendimiento superior.

Como sabemos, el motor del automóvil obtiene su movimiento mecánico a partir de la mezcla de combustible y aire en la cámara de combustión. Por tanto, la adición de un supercargador para presurizar el aire que entra en la cámara también aumenta la cantidad de combustible que se mezcla y quema, lo que conduce a un alto rendimiento del motor.

¿Qué es un Supercargador?

Un supercargador es un componente accionado mecánicamente que se utiliza en motores de pistón para bombear aire presurizado al colector de admisión mediante un compresor o soplador. La alta presión aumenta el nivel de aire que entra en el cilindro durante la carrera de admisión.

Los supercargadores permiten que el motor queme más combustible y realice más trabajo, ya que cada ciclo de admisión recibe más oxígeno. Estos componentes de potencia son accionados mecánicamente mediante un engranaje, correa, eje o cadena conectados al cigüeñal del motor.

Aquí es donde otro componente tiene ventaja sobre el supercargador: el turbocompresor. Aunque técnicamente se le conoce como turbosupercargador o simplemente turbo, obtiene su energía de una turbina impulsada por los gases de escape generados al final de la carrera de combustión.

Por tanto, una de las diferencias clave entre supercargador y turbocompresor es su fuente de energía. El supercargador es accionado por el cigüeñal del motor, mientras que el turbocompresor aprovecha la energía de los gases de escape que de otro modo se desperdiciarían.

Al igual que otros dispositivos de sobrealimentación, la función principal del supercargador es aumentar el aire que entra en el colector de admisión. Esto permite que el motor queme más combustible y genere más potencia.

Tipos de Supercargadores

A continuación se describen los principales tipos de supercargadores utilizados para aumentar la potencia en motores de automóviles:

Supercargadores Centrífugos

Estos supercargadores son relativamente fáciles de instalar en aplicaciones de posventa. Utilizan un supercargador centrífugo de relación variable, que contiene una polea de transmisión continuamente variable montada en un compresor convencional.

Los supercargadores de fábrica en motores en V suelen colocarse en el valle del bloque, lo que favorece un empaquetado más largo, bajo y estrecho.

Supercargadores Roots

Los supercargadores Roots son los más populares. En su configuración, dos ejes contrarrotantes con lóbulos fuerzan el aire a través de los ejes. Generalmente, el aire entra por la parte superior de la unidad y sale por la inferior.

Supercargadores Twin-Screw (Tornillo Gemelo)

Estos tipos fuerzan el aire de un extremo al otro del compresor (no del turbocompresor, como se menciona erróneamente en el original). Ofrecen una compresión interna más eficiente que los Roots.

Principio de Funcionamiento del Supercargador

Explicaremos el funcionamiento de los tres tipos principales: centrífugo, Roots y twin-screw. Su diferencia radica en cómo presurizan el aire hacia el colector de admisión.

Los supercargadores centrífugos utilizan un impulsor que aspira el aire, mientras que los tipos Roots y twin-screw emplean lóbulos engranados diferentes. Todos obtienen potencia rotativa del cigüeñal del motor y proporcionan sobrealimentación a niveles variables.

El supercargador Roots es el más antiguo, patentado en 1860 por Philander y Francis Roots para ventilación de minas. Gottlieb Daimler lo introdujo en motores de automóvil en 1900.

En su funcionamiento, los lóbulos engranados del Roots giran, atrapando aire en bolsillos entre ellos. El aire queda contenido entre el lado de llenado y el de descarga. Grandes cantidades de aire pasan al colector de admisión y se acumulan para crear presión positiva.

El supercargador Roots se ubica en la parte superior del motor debido a su tamaño. Es el menos eficiente de los tres porque añade peso al vehículo y mueve el aire en ráfagas discretas en lugar de un flujo continuo y suave.

Similitudes y Diferencias entre Supercargador y Turbocompresor

Las similitudes son que ambos aumentan la potencia del motor y ambos tienen un compresor que fuerza aire al colector de admisión. Su propósito en los motores de automóvil es el mismo.

La diferencia radica en la fuente de energía: los supercargadores usan potencia mecánica del cigüeñal (mediante engranaje, correa o cadena), mientras que los turbocompresores aprovechan la energía de los gases de escape del ciclo de combustión.

¿Cuál es mejor: Turbo o Supercargador?

Ambos pueden economizar combustible y aumentar potencia, cada uno con sus ventajas y limitaciones. Los turbocompresores usan energía libre de los gases de escape, pero aumentan la contrapresión de escape, lo que ejerce cierta carga en el motor, aunque menor que la de un supercargador.

La carga mecánica de los supercargadores es mayor debido al gran y pesado soplador que contienen. Estos pueden consumir 900 HP del cigüeñal en un motor de 7.500 HP totales.

Sin embargo, la ventaja del supercargador es la respuesta casi instantánea, a diferencia del "turbo lag" (retraso) de los turbocompresores, que necesitan acumular gases de escape. Por eso los supercargadores siguen usándose, aunque la mayoría de fabricantes prefieren turbos por eficiencia.

Twincharging (Doble Sobrealimentación)

El twincharging combina un supercargador accionado por correa y un turbocompresor accionado por escape. En su diseño hay una compleja serie de válvulas de bypass en los sistemas de admisión y escape, y un embrague electromagnético. A bajas revoluciones, el boost proviene del supercargador; a medias revoluciones, de ambos; a altas revoluciones, el supercargador se desconecta. Esto elimina las desventajas de cada sistema.

Ventajas y Desventajas de los Supercargadores

Ventajas:

• Excelente atomización del combustible
• Mejor mezcla aire/combustible
• Mayor potencia de salida
• Mejor evacuación de productos de combustión
• Buenas características de par en todo el rango
• Combustión suave y completa
• Permite usar combustibles de baja calidad de ignición
• Menos humo en el escape
• Mejora la eficiencia mecánica
• Mejor arranque en frío
• Aceleración rápida del vehículo
• Respuesta inmediata del aumento de potencia

Desventajas:

• Aumento de la carga de gas
• Mayor pérdida de calor por mayor turbulencia
• Altos requisitos de refrigeración del motor
• Mayor estrés térmico
• Alta tendencia a la detonación en motores de encendido por chispa

En conclusión, el supercargador es un gran dispositivo para aumentar la potencia de trabajo de los motores de automóvil. Hemos definido su función, tipos, principio de funcionamiento y comparado con el turbocompresor, incluyendo el concepto de twincharging.