Turbocompressor

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Funcionamento de um turbocompressor

O Turbocompressor,também conhecido com turbo ou turbocharger, é um equipamento adicionado aos motores de combustão interna que aproveita os gases de escape para injetar ar nos cilindros (câmara de combustão). Um turbocompressor inclui um par de rotores radiais, ligados num só eixo, que giram de um lado como turbina e do outro como compressor.

O turbocompressor fica ligado ao coletor de escape de um Motor de combustão interna, e aproveita a energia dos gases de escape, gerados no motor, para girar uma turbina conectada por meio de um eixo comum a um rotor o qual tem a função de bombear ar para os cilindros. Esse rotor é um compressor centrífugo, responsável por capturar o ar atmosférico e comprimi-lo na entrada da admissão ou do coletor de admissão do motor através de mangueiras ou tubulações de alta pressão.

Com o aumento da densidade do ar decorrente da compressão, pode adicionar-se mais combustível à esta mistura que será encaminhada até a câmara de combustão do motor, fazendo com que mais trabalho seja produzido a cada ciclo. Por exemplo, se um turbocompressor estivesse trabalhando com uma pressão de aproximadamente 1 kg/cm², o motor estaria admitindo 2 atmosferas, ou seja, o dobro de ar ocupando num mesmo espaço físico sem alterar as dimensões do cilindro. Deste modo, dever-se-ia misturar o dobro de combustível neste ar (para que a mistura permaneça estequiométrica), que seria encaminhado para dentro da câmara de combustão. Neste caso, seria possível quase dobrar a potência de um motor. Na prática não se conseguiria dobrar a potência pois o processo de compressão também causa aumento de temperatura do ar, o que causa o efeito oposto: redução de densidade. Para compensar esse efeito geralmente usa-se um trocador de calor chamado intercooler entre o compressor e a admissão.

História[editar | editar código-fonte]

O Turbocompresor inclui um par de rotores radiais, ligados num só eixo, que funcionam como turbina (lado esquerdo) e compressor (lado direito) conforme ilustração

Em 1885 Gottlieb Daimler patenteou a ideia de pré-comprimir o ar induzido aos cilindros, 11 anos mais tarde o ato foi repetido por Rudolf Diesel.

O turbo como conhecemos hoje em dia só foi inventado em 1905, pelo engenheiro suíço Alfred Büchi.Em sua patente, concedida naquele mesmo ano, ele descrevia “uma máquina reciprocante pela qual a energia dos gases expelidos pelo motor aumentaria o fluxo da mistura ar-combustível” no qual “a energia cinética dos gases de escape moveria um eixo ligado a uma turbina, que serviria como pré-compressor para o ar admitido pelos cilindros”. Exatamente o que faz um turbo moderno.[1]

O primeiro motor equipado com um turbocompressor não era de um automóvel, e sim de uma locomotiva a diesel. Na época os turbos eram usados apenas em motores com grande deslocamento, como os motores marítimos, ferroviários ou aeronáuticos. No caso dos aviões os compressores foram aplicados para resolver o problema de rarefação do ar nos motores aspirados em grandes altitudes, pois quanto mais alto mais rarefeito o ar fica. Como o turbo é capaz de manter uma pressão mínima constante, sua adoção nos motores aeronáuticos permitiram que os aviões pudessem voar a altitudes mais elevadas sem o risco de perder desempenho.[1] Em 1919 a General Electric instalou um turbocompressor em um avião biplano e, graças à nova tecnologia, ele conseguiu voar a 8.700 metros de altitude — o novo recorde mundial da época.[1] [2]

A chegada ao mundo das quatro rodas[editar | editar código-fonte]

Os motores turbo só começaram aparecer na indústria automobilística em 1938, quando a fabricante suíça de motores Saurer lançou seu motor turbodiesel para caminhões, algo que fez muito sucesso graças ao aumento expressivo do torque e potência — que chegava a 40% na época. Dos caminhões para os carros foram outros 20 anos até a chegada do turbo, com uma pequena escala no automobilismo.[1]

O primeiro carro com motor turbo[editar | editar código-fonte]

Em 1952 a Cummins inscreveu nas 500 Milhas de Indianápolis um carro de corridas com motor turbodiesel. Como na época as 500 Milhas faziam parte do calendário da Fórmula 1, pode-se dizer que ele foi o primeiro (e único) carro diesel na Fórmula 1 até hoje. O Cummins Diesel Special não venceu a corrida, mas percorreu todas as 500 milhas sem parar nos pit stops. [1]

Funcionamento[editar | editar código-fonte]

O turbocompressor fica ligado ao coletor de escape de um Motor de combustão interna, e aproveita a energia dos gases de escape, gerados no motor, para girar uma turbina que está conectada por meio de um eixo comum a um rotor o qual tem a função de bombear ar para os cilindros. Esse rotor é um compressor centrífugo, responsável por capturar o ar atmosférico e comprimi-lo na entrada da admissão ou do coletor de admissão do motor através de mangueiras ou tubulações de alta pressão, em geral o ar admitido passa por um intercooler.[3]

Válvula de alívio[editar | editar código-fonte]

A direita do rotor quente está a wastegate

A válvula de alívio ou wastegate é uma válvula responsável pelo controle da pressão no sistema, é possível encontrar essa válvula na grande maioria de carros com turbo sem geometria variável. Está válvula reage à pressão do turbo permitindo apenas que uma parte dos gases de escape passe pela turbina, de modo a controlar a pressão máxima. Com menos gases passando pela turbina, o compressor roda mais lentamente estabilizando a pressão do turbo. A Wastegate reencaminha os restantes gases para o colector de escape. Existem wastegates internas ou externas ao turbo. Normalmente quando os carros estão equipados com estas válvulas e se mexe no turbo ou se aumenta a pressão máxima de funcionamento, o mecanismo de atuação da wastegate pode não ser suficiente para trabalhar nas referidas pressões e tem que se trocar a válvula. Com a maior divulgação dos turbos de geometria variável que não necessitam destas válvulas para o controle da pressão faz com que possam ser cada vez menos necessárias.[4] [5]

Válvula de prioridade[editar | editar código-fonte]

A válvula de prioridade ou blow-off valve é uma válvula similar a wastegate, ela também é responsável pelo controle da pressão no sistema, mas diferente da wastegate que controla a quantidade de ar que passa pela turbina, a válvula de prioridade é responsável pelo controle da quantidade de ar que é direcionada ao coletor de admissão ou ao filtro de ar. Esse tipo de válvula é geralmente encontrado em veículos preparados, essa válvula substitui a função da wastegate. As blow off valves são ligadas na saída do compressor (lado frio), e são acionadas quando há uma grande mudança na admissão, ou seja quando há uma desaceleração brusca, o acionamento ocorre para que o turbocompressor não sofra uma parada brusca danificando o componente ou a borboleta de aceleração. Esse tipo de válvula produz o característico apito que veículos preparados produzem quando desaceleram. [6] [5]

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. a b c d e Contesini, Leonardo (21 OUTUBRO, 2014). «Sob pressão: a história dos motores turbo». Flatout. Consultado em 28/05/2016. 
  2. «Army Flier with Passenger, in Plane Equipped with Supercharge, Rises 28,500 Feet». The new york times. 15 Setembro,1919. Consultado em 29/05/2016. 
  3. Varoli, Ricardo (17 de fevereiro, 2012). «Como funciona o Turbo?». gearheadbanger.wordpress.com. Consultado em 30/05/2016. 
  4. «Valvula Wastegate o que é?». tudosobreautomoveis.blogs.sapo.pt. 1 de Maio, 2010. Consultado em 04/06/2016. 
  5. a b Brandan Gillogly (27 de maio, 2015). «The Difference Between Wastegates and Blow-Off Valves». hotrod.com. Consultado em 04/06/2016. 
  6. Cartaxo, Iran (13 de julho, 2014). «Válvula: entenda a função das usadas com turbo». bestcars.uol.com.br/. Consultado em 06/06/2016. 
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