Sobrealimentador de tipo centrífugo

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 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 transmisión por engranajes desde el cigüeñal del motor.

Tipos de sobrealimentadores centrífugos

El sobrealimentador centrífugo se utiliza en muchas aplicaciones, incluidas, entre otras, automotrices, camiones, embarcaciones, aeronaves, motocicletas y UTV. De estas aplicaciones, se utilizan más comúnmente para aumentar la potencia en vehículos de calle y aplicaciones de carreras. Si bien el primer compresor centrífugo práctico se diseñó en 1899, los sobrealimentadores centrífugos evolucionaron durante la Segunda Guerra Mundial con su uso en aeronaves, donde se combinaron con frecuencia con su contraparte accionada por escape, el turbosobrealimentador. 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, los supercargadores centrífugos se han vuelto muy comunes en el mundo automotriz de alto rendimiento actual. 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 amigable con el intercooler para aumentar la potencia en los motores de gasolina y diesel para una amplia variedad de embarcaciones, embarcaciones terrestres y aeronaves.

Supercargadores para automóviles

Los sobrealimentadores centrífugos se han vuelto populares en el mercado de repuestos como complemento adicional para mejorar el rendimiento. Por diseño, los sobrealimentadores centrífugos permiten una fácil integración del intercooler aire-aire o aire-agua. Varias compañías 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.

Sobrealimentadores de aviones

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 la aeronave asciende.

Funcionalidad estándar

Componentes

Componentes de supercarga centrífuga

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 moldean 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. Los impulsores están diseñados en muchas configuraciones, y la ecuación de bomba y turbina de Euler juega un papel importante en la comprensión del rendimiento del impulsor. Los impulsores a menudo se forman fundiendo metales en una forma y luego mecanizados, con impulsores de la más alta calidad mecanizados 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 de 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.

Proceso

El supercargador centrífugo extrae su energía del movimiento de la unidad donde está conectado. En este punto, el sobrealimentador impulsa un impulsor, o una pequeña rueda giratoria. El impulsor atrae aire hacia una pequeña carcasa de compresor (voluta) y la fuerza centrífuga envía el aire al difusor. El resultado es aire altamente presurizado, pero que viaja a baja velocidad. Luego, el aire de alta presión y baja velocidad 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.

Usos de los sobrealimentadores de tipo centrífugo

Personal / recreativa

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 accesorios de rendimiento automotriz.

Las mejoras en el diseño y la tecnología de mecanizado han permitido importantes avances en la eficiencia del compresor, 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 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 refrigeración intermedia integrada, la sobrealimentación centrífuga continúa ganando popularidad dentro de la industria del rendimiento.

Comercial

La tecnología de supercargadores centrífugos también se ha abierto camino en aplicaciones industriales. 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 estilo Roots. Debido a su diseño eficiente, la tecnología centrífuga ahora se está adoptando porque ofrece ahorros de energía sustanciales, temperaturas de aire de descarga más bajas y un funcionamiento más silencioso.

Beneficios de los sobrealimentadores de tipo centrífugo

Rendimiento

Los sobrealimentadores centrífugos accionados por motor son inferiores a los sobrealimentadores tipo Roots en cuanto a generar un par bajo en el rango de RPM, pero son superiores a los sobrealimentadores tipo Roots en cuanto a eficiencia termodinámica (se genera menos calor al comprimir el aire).

Eficiencia adiabática

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 supercargadores, el centrífugo también puede ser el más eficiente térmicamente". El lado del compresor de los turbocompresores también son diseños centrífugos y también cuentan con una alta eficiencia.

Mínima transferencia de calor

Los sobrealimentadores centrífugos normalmente se montan a un lado en la parte delantera del motor. Distanciar el sobrealimentador del motor a través de un soporte de montaje reduce en gran medida la transferencia de calor del motor al sobrealimentador durante el funcionamiento. En comparación, un ventilador 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 las cabezas. Los niveles elevados de temperatura en el supercargador influyen directamente en las temperaturas del aire de descarga que luego ingresan al motor. Las temperaturas más altas del aire de entrada del 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. Véase también refrigeración intermedia (aumento de la densidad del aire de carga).