Recientemente probamos en Suecia el último grito en motores TDI de Audi, equipados con un compresor eléctrico de origen Valeo. Esta tecnología promete el final del turbo-lag, es decir, el tiempo en el que "entra el turbo" (en lenguaje llano). Más fabricantes se plantean su utilización.
Para empezar, hay que considerar este sistema como un sistema biturbo, ya que el turbocompresor convencional sigue existiendo, y no puede ser reemplazado por un compresor eléctrico. Como todo sistema en ingeniería, tiene sus ventajas y sus inconvenientes, que veremos a continuación.
El principio de funcionamiento del turbo eléctrico es sencillo. En aquellos momentos en los que el turbo estándar no recibe suficientes gases de escape, un motor eléctrico fuerza el bombeo del aire de admisión, ayudando al turbo normal a generar presión. Simple, ¿verdad?
Una cuestión de inercia
Un turbocompresor se compone de una turbina (recibe gases de escape) y un compresor (comprime aire de admisión), que van unidos por un eje. Cuanto más caudal de gases de escape se reciben, mayor será la fuerza del compresor, más aire para los cilindros, más potencia si acompaña la inyección de combustible.
Pues bien, como hablamos de piezas en movimiento con masa, están sujetas a las leyes de la física, y hay que hablar de inercia. Cuanto mayor sea la turbina, más potencia puede proporcionar, pero a su vez, tiene más inercia. Cuesta más esfuerzo que acelere, para entendernos.
Si queremos un motor turbo con una respuesta rápida, la turbina debe ser pequeña, mejoraremos la respuesta a bajas RPM pero a alto régimen se quedará corto. Al revés, si queremos un turbo más explosivo, más inercia, más turbo-lag. Hasta la fecha, el compromiso entre una cosa y la otra estaba en turbinas de geometría variable o sistemas biturbo en serie o en paralelo.
Tipos de sistemas biturbo
- En serie: una turbina de baja inercia hace un aporte de presión para ayudar a una turbina más grande, una a continuación de otra
- En paralelo: se utilizan dos turbinas de baja inercia, cada una para la mitad de cilindros, reduciendo el tiempo de respuesta
- Eléctrico: como el sistema en serie, pero cambiando la turbina pequeña accionada por gases por un motor eléctrico, que es más rápido
Pero el turbo eléctrico tiene sus inconvenientes, como un uso intensivo de electricidad (hasta 7 kW), lo que obliga a utilizar un sistema eléctrico de 48 voltios en vez de uno de 12 y frenada regenerativa para que la batería no se quede tiesa en cada demanda de potencia, sin pedir grandes esfuerzos al alternador.
Ventajas e inconvenientes
El turbo eléctrico gira a 70.000 RPM en menos de un segundo, que pueden parecer mucho, pero las turbinas pueden llegar (o superar) el triple de esa magnitud a plena carga. Eso son 3.500 RPS, es decir, revoluciones por segundo. Imaginad mentalmente el movimiento de una turbina a esa velocidad. Da miedito.
Los motores eléctricos son muy fuertes a bajo y medio régimen, pero se desinflan rápido a alta velocidad, pasando a ser poco eficientes y a gastar mucha energía. Por eso no tiene mucho sentido pensar en un compresor eléctrico que reemplace a uno convencional. Por lo tanto, hablamos de una ayuda.
Según Valeo, se puede reducir el consumo entre un 7% y un 20%, con el máximo ahorro si se acompaña de frenada regenerativa. Tengamos en cuenta que el propio esfuerzo de compresión le quita fuerza al motor, sea el método que sea (compresor volumétrico, turbocompresor, turbo eléctrico, etc).
Otra consecuencia del sistema biturbo eléctrico es el coste, que forzosamente se incrementa al tener más componentes. En cuanto a la fiabilidad, es pronto para afirmar si es tan fiable como un biturbo en serie, o si es más fiable, o menos fiable.
Al menos en el sistema de Audi, si falla el compresor eléctrico, es tan fácil como no abrir el segundo circuito, por lo que el motor funcionaría igual, pero con un poco más de turbo-lag, sin mayores consecuencias. Se supone que los motores eléctricos son de las máquinas más fiables diseñadas por el hombre.
De momento es una tecnología experimental, pero la veremos en la calle en un par de años. Cada fabricante tendrá que decidir si le merece la pena el cambio a esta tecnología o si sigue defendiendo soluciones más convencionales y probadas. Por ejemplo, el TwinPower Turbo de BMW, un solo turbo, dos conductos de admisión.
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