Motores Diesel. Turbocompresores. Un poco de Historia

Un turbocompresor montado en un motor aprovecha la energía de los gases de escape y la usa en la acción de comprimir el aire fresco del conducto de admisión de los cilindros. Como sabemos, la potencia de un motor de combustión interna está determinada por la cantidad de aire y de combustible que se puede comprimir en sus cilindros y por la velocidad del motor.
Los turbocompresores suministran al motor aire a una presión elevada, forzando la entrada en los cilindros de una cantidad mayor de aire, que queda disponible para la combustión.

Se compone de una turbina, accionada por los gases de escape y un compresor que comprime los gases del conducto de admisión, unidos ambos por un eje que los hace girar solidarios. Cuando gira, el rotor aspira el aire ambiente a través de un filtro-silenciador, lo comprime y, a través de un posenfriador, lo envía a la entrada de aire del motor, desde donde pasa a los cilindros.

En la actualidad, las grandes ventajas que supone la utilización del turbocompresor en los motores diesel de uso marino no se discute ya que aumenta sustancialmente el aprovechamiento del combustible. El aumento del precio del petróleo y la creciente demanda de sostenibilidad medioambiental hace que los grandes buques para el comercio marítimo se muevan sobre todo con motores diésel turboalimentados.

Un poco de historia
En el año 1905, el ingeniero suizo Alfred Buechi presentó una patente que describía un “motor de excitación mixta, altamente sobrealimentado“, que incluía un motor diesel, un compresor axial y una turbina axial montada sobre un árbol común.

En 1920 se utilizaban pequeños turbo sobrealimentadores de gases de escape para aviones en Francia y Estados Unidos. Los turbo sobrealimentadores de gran potencia aún no se consideraban económicamente viables.
Las cosas cambiaron en 1923 cuando en Alemania se publicó un informe sobre ensayos de sobrealimentación a baja presión realizados con éxito en un motor diesel de cuatro tiempos.

Brown Boveri decidió entonces aplicar sus amplios conocimientos técnicos a la construcción de turbinas y compresores para el desarrollo de turbo sobrealimentadores.

Ese mismo año, Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) tenía en pruebas un motor experimental de dos tiempos que deseaba llevar a un nivel de potencia superior consumiendo menos combustible. Brown Boveri recomendó utilizar un turbo sobrealimentador de gases de escape para alimentar los soplantes de barrido; poco después, SLM encargó una máquina de ese tipo.

El sector marítimo también estaba muy interesado. El astillero alemán Vulkan construía dos grandes buques de pasajeros, cada uno de los cuales debía ser movido por 2 motores MAN sobrealimentados, de 4 tiempos y 10 cilindros. Buechi supervisó el diseño y la construcción de los turbo sobrealimentadores.
Botados en 1926, estos dos barcos fueron los primeros de la historia marítima en tener motores turbo sobrealimentados.

En junio de 1924 salía de la fábrica de Brown Boveri en Baden el VT402, el primer turbo sobrealimentador de gases de escape de gran potencia construido en el mundo. En 1927 se entregó a SLM un turbo sobrealimentador mejor y de mayores dimensiones, el denominado VT592, para un segundo motor experimental.

El uso de sobrealimentadores siguió evolucionando, en 1940, Brown Boveri desarrolló una nueva gama de turbo sobrealimentadores llamados VTR, que incluían un compresor de flujo radial abierto (de aquí la R) y un rotor ligero, cojinetes de rodillos externos de montaje flexible y un sistema autolubricante.
Con una eficiencia del compresor del 75 % para una relación de presión de 2, el VTR..0 marcó el comienzo de una nueva era.

En octubre de 1952 fue botado el petrolero Dorthe Maersk, de 18.000 toneladas y marcó el primer hito de la turbo sobrealimentación marítima de dos tiempos.
Fue el primer barco movido por un motor diesel de dos tiempos turbo sobrealimentado. El motor era un B&W, de 6 cilindros y tenía dos turbo sobrealimentadores VTR630 de montaje lateral que elevaron la potencia del motor de 5.530 a 8.000 CV.

Hoy, después de transcurridos poco más 100 años desde la patente de Buechi de 1905 el turbo sobrealimentador de gases de escape ha sido indispensable para la industria de motores diesel y de gas.
La inversión en investigación y desarrollo a lo largo de estos años ha traído avances excepcionales en tecnología y diseño. Así lo documenta el progreso, demandado y conseguido, en el rendimiento del turbo sobrealimentador.

Con un mercado que sigue exigiendo mayores presiones de sobrealimentación y más eficiencias, en buena parte por su contribución a reducir las emisiones de los motores, el futuro pertenece a los turbo sobrealimentadores que combinan estas cualidades con un rendimiento máximo y con largos períodos de tiempo entre revisiones.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas