Glauco Diniz Duarte – O que significa turbocompressor

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, tanto os turbocompressores quanto os compressores são chamados de sistemas de indução forçada. Eles comprimem o ar que flui para o motor. A vantagem em comprimir é permitir colocar mais ar dentro dos cilindros do motor. Mais ar significa que mais combustível pode ser colocado ali dentro e você obtém mais potência de cada explosão em cada cilindro. Um motor turbocomprimido ou dotado de compressor produz mais potência que o mesmo motor sem a sobrealimentação.

A sobrealimentação típica proporcionada por um turbo ou um compressor é de 6 a 8 libras/pol² (psi) ou 0,41 a 0,55 bar. Como a pressão atmosférica normal é de 1,01 bar ao nível do mar é obtido cerca de 50% a mais de ar no motor. Assim, você poderia obter 50% a mais de energia. No entanto, a eficiência não é perfeita, de modo que você pode obter uma melhora de cerca de 30% a 40%.

A principal diferença entre um turbocompressor e um compressor é a fonte de energia. Algo precisa fornecer a energia para o funcionamento do compressor de ar. Em um compressor, há uma correia que o conecta diretamente ao motor. Desse modo, ele obtém sua energia da mesma maneira que a bomba d’água ou o alternador. Um turbocompressor, por outro lado, obtém energia do fluxo de escapamento. O escapamento passa por uma turbina, que aciona o compressor.

Em teoria, um turbocompressor é mais eficiente porque utiliza a energia “desperdiçada” no fluxo de escapamento como fonte de energia. Por outro lado, um turbocompressor causa um pouco de contrapressão no sistema de escapamento e tende a fornecer menos ar adicional até que o motor funcione em rotações mais elevadas.

Para o engenheiro Pedro Basso Neto, da engenharia avançada da Tecfil, os turbocompressores são um tipo de sistema de indução forçada, uma vez que eles comprimem o ar que entra no motor. E quais seriam as vantagens? Ele mesmo responde de forma enfática: “Quando se fala em turbocompressor, a primeira coisa que nos vem à cabeça é o aumento de potência.

Ok, mas vários outros benefícios estão diretamente ligados à sua utilização. Potência realmente é o que mais se torna aparente quando um motor diesel passa a ser sobrealimentado. Mas os benefícios vão além disso. É o caso, por exemplo, do aumento de rendimento, melhora na queima da mistura de combustível injetado no cilindro e, consequentemente, menor emissão de poluentes.

A diminuição da fumaça, além de ter vantagens evidentes para o meio ambiente, também evita que a sua presença na câmara de combustão, no pistão, nas válvulas e sistema de escapamento, propicie a cristalização de um tipo de carvão que, gradativamente, vai minando o desempenho do motor. O carvão acumulado é extremamente abrasivo e compromete com rapidez o funcionamento do equipamento.

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Outra vantagem do turbo, e que pouca gente destaca, é a possibilidade da utilização de motores menores em substituição aos de grande cilindrada. Como ele aumenta sensivelmente a potência, podem-se produzir motores de cilindradas menores, mais baratos, mais leves, com menores emissões e com o mesmo rendimento de motores aspirados de grande capacidade cúbica. O turbo se sobressai também nas grandes altitudes, onde o ar rarefeito compromete seriamente a potência dos motores naturalmente aspirados. Nesse caso, a diminuição da quantidade do ar no meio ambiente não afeta somente os seres vivos. Ela também deixa os motores muito mais fracos, já que é imprescindível a presença do oxigênio para produzir a queima do diesel no interior da câmara de combustão. Com o ar é injetado pelo turbo em grandes quantidades no interior do motor, a perda de rendimento é minimizada’’, explica.

O engenheiro continua falando sobre um outro princípio, o Otto: “As vantagens da preparação que se utiliza de turbocompressores ficam por conta do aumento do torque disponível e do grande aumento de potência produzido pelo turbo. Outra vantagem do turbo é que torque e potência máximos são obtidos em regimes próximos aos do motor original, ao contrário da preparação aspirada. A preparação turbo é indicada principalmente em motores de baixa cilindrada, como os de 1.000 cm3, pois eleva o torque disponível em praticamente todos os regimes, desde que a turbina utilizada tenha sido

corretamente escolhida para este fim. Turbinas muito grandes fazem com que seu funcionamento efetivo seja sentido em rotações mais altas, enquanto as menores entram em ação mais cedo: neste caso o motor se comporta como se tivesse maior cilindrada, sobretudo por causa do torque disponível em baixos giros. Exemplo de aplicação: O turbocompressor pode ser instalado na maioria dos veículos (há raras exceções), podem ter sua pressão variando entre 0,5 e 0,7 bar (recomendado para carros de rua que tem uso rotineiro) e de 1,5 até 3,0 bar de pressão (preparação “andadera”) para carros que possuem uma preparação boa para suportar toda essa “cavalaria”. Normalmente são carros que já possuem cilindradas maiores ou que já possuem outras preparações’’, enfatiza.

Pedro Basso afirma que o sistema permite mais potência dentro dos cilindros: “Os turbocompressores são um tipo de sistema de indução forçada. Eles comprimem o ar que entra no motor, a vantagem da compressão do ar é que isso permite ao motor receber mais ar dentro de um cilindro – e mais ar significa que mais combustível pode ser adicionado. Obtém-se, portanto, mais potência das explosões em cada cilindro. Um motor turbocomprimido produz mais potência do que o mesmo motor sem o dispositivo.

Isso pode melhorar significativamente a relação peso/potência do motor. Para conseguir essa compressão do ar, o turbocompressor utiliza o fluxo dos gases de escapamento do motor para girar uma turbina, que, por sua vez, gira um compressor. A turbina no turbocompressor gira a velocidade de até 150 mil rotações por minuto (rpm), aproximadamente 30 vezes mais rápido do que a maioria dos motores de automóveis, e, como está ligada ao escapamento, as temperaturas dentro dela também são bem elevadas”.

Os princípios básicos, segundo o engenheiro, são facilmente explicados: “Uma das maneiras mais garantidas de se obter mais potência de um motor é aumentar a quantidade de ar e de combustível que ele pode queimar. Uma forma de se fazer isso é adicionando cilindros ou tornando maiores os cilindros existentes. Porém, algumas vezes, essas alterações não são possíveis. Um turbo pode ser uma forma mais simples e compacta de adicionar potência, especialmente como acessório vendido em lojas ou oficinas de preparação de motores.

Turbocompressores permitem que um motor queime mais ar e combustível ao colocá-los em maior quantidade dentro dos cilindros existentes. A pressão de superalimentação típica fornecida por um turbocompressor é de 6 a 8 libras por polegada quadrada (lb/pol2). Como a pressão atmosférica normal é de 14,7 lb/pol2 ao nível do mar, o turbo coloca 50% mais ar no motor. Com isso, espera-se um ganho de 50% na potência do motor, mas, por não haver eficiência na mesma proporção, é normal atingir um ganho de 30% a 40%’’, afirmou.

Pedro Basso Neto explica que a obstrução do filtro resulta em queda na pressão entre o filtro e a entrada do compressor, principalmente em regime de marcha lenta, e, portanto, há vazamento de óleo no compressor sem falha dos componentes responsáveis pela vedação. A troca adequada de filtro de ar pode prevenir e corrigir os problemas: “Inicialmente o projeto do filtro deve estar bem dimensionado ao motor que se deseja. As montadoras dimensionam seus motores turbo com calibrações especificas para os mercados que serão aplicados um determinado motor e/ou modelo de veículo. O sistema de aspiração do ar (AIS) que contribuirá juntamente com o coletor de admissão para uma performance desejada ao motor deve estar bem dimensionado. A utilização do filtro correto dimensionado em projeto é ponto crítico para o resultado final de performance calculada para um motor.

O procedimento de troca ou manutenção deve ser respeitado conforme o manual do fabricante para que se evite o surgimento indesejado de anomalias ao motor. O motor turbo possui características de alta performance, mas com a necessidade de uma manutenção bem planejada e respeitada a cada tipo de aplicação. Problemas de alto consumo ou queima excessiva do motor podem estar associados a baixa qualidade dos filtros, filtro com aplicação errada, tempo de vida ou saturação ultrapassada necessitando a troca imediata com limpeza de todo o sistema e por fim uma boa avaliação de sua calibração”, explica.

Ele ainda lembra que um “um veículo com um motor turbo é como um atleta que necessita de cuidados especiais onde seus limites performance deve ser respeitados. Se um usuário deseja transformar seu veículo aspirado para um conceito turboalimentado, deverá procurar profissionais especializados no mercado automotivo que poderiam fazer uma diagnose do motor e veículo que se deseja transformar oferecendo opções de tecnologia que possam atender inicialmente o que o motor em questão pode oferecer e suas limitações estruturais. A partir desta análise o usuário poderá tomar uma decisão segura de custo x benefício para seu sonho ir à frente”, finaliza.

Para Ronilso S. Toledo, do departamento de engenharia da Sogefi Fitration do Brasil, “a principal vantagem dos turbocompressores é que com este dispositivo o motor recebe mais ar, e isto implica que mais combustível pode ser adicionado à mistura. Também pode-se colocar com uma vantagem que o uso do turbo faz com que motores de tamanhos menores tenham a mesma potência e torque gerado por motores maiores.”

Para ele, “com este recurso há um ganho entre 30% e 40% de potência no motor, já considerando alguma perda que possa haver antes nos dutos de admissão.’’

Segundo o engenheiro, a troca adequada de filtros de ar pode prevenir e corrigir problemas: “além disso também evita a perda de desempenho do motor, faz com que a temperatura seja a mais adequada, evitando superaquecimentos e faz com que a emissão de poluentes seja reduzida, sem que seja gerada fumaça preta no escapamento”.

Para Ronilso é importante salientar que “com a tendência e necessidade de que os automóveis tenham motores cada vez menores (downsizing), os turbos compressores podem ser uma saída interessante para auxiliar nestes fins, pois é possível manter um conjunto de motor pequeno gerando a mesma potência que um de tamanho maior’’, finaliza.

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