Quizá las guerras sean los acontecimientos históricos más detestados con los horrores y destrucción que dejan tras de sí. La crueldad y la maldad se adueñan de las mentes de los individuos, para pelear por una causa que obedecen de forma romántica sin siquiera conocer la verdad que hay detrás de ella. Los tanques, las bombas, los misiles y demás artefactos de guerra son una clara muestra del esperpento al que la mente humana puede llegar con el fin de defender su superioridad moral frente a otra causa, que piensa en el fondo de igual manera.
Esta conclusión sobre la guerra es la que popularmente se
tiene sobre conflictos de gran envergadura geopolítica como la 2ª guerra
mundial. Sin embargo, al margen de su legado en bajas civiles y de ciudades
devastadas en Europa, grandes avances en el campo de la ingeniería sientan sus
bases durante dicho lustro de los años 40. Los avances en tecnología nuclear
son los más conocidos junto con los misiles balísticos V1 y V2 alemanes, pero los
avances a nivel de propulsión aeronáutica serían quizás los que más impacto han
tenido en la carrera espacial que se inició en la posguerra y sobre todo el
desarrollo de las turbomáquinas para aviones comerciales.
Este último avance empezó a cuajar durante los años 50 y esa nueva tecnología de propulsión se intentó implementar en el automóvil, tal y como se trató en el artículo sobre las turbinas de gas. Al albor de la moda aeroespacial, se retomaron las ideas de Alfred Büchi y Lluis Renault recurriendo a nuevos diseños de turbinas y compresores centrífugos que permitían reducir el tamaño de estos grupos con el fin de poderlos implementar en motores de 4 tiempos. De esta forma, en 1962 sale al mercado el primer automóvil con turbocompresor, el Oldsmobile Jetfire.
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| Cartel publicitario en el que se muestran las ventajas de la implementación de los turbocompresores en motores diesel estacionarios. Destaca la redución del consumo y la disminución de dimensiones del motor para poder obtener las mismas cifras de par y potencia. En la foto es llamativo el enorme espacio que requiere el compresor ya que al ser de tipo axial se necesitan muchos escalonamientos para poder conseguir aumentar la presión de la admisión. |
Oldsmobile y Chevrolet, los primeros pasos de los
turbocompresores
La mayoría de nuevas propuestas rupturistas que desarrollaba
General Motors pasaban a ser testeadas en el mercado bajo la marca Oldsmobile.
Este “modus operandi” fue muy utilizado por diversos trust, como es el caso de
Fiat con Autobianchi en Europa, y suponía una reducción drástica de los riesgos
de imagen de las marcas principales del grupo en caso de que la acogida en el
mercado no fuese satisfactoria.
Una nueva tecnología de propulsión como es el turbo suponía
un riesgo muy importante para la credibilidad de GM, por lo que la decisión de
sacar al mercado este tipo de sobrealimentación a través de Oldsmobile fue una
decisión acertada. Sin embargo, pocas semanas después sale al mercado el
Chevrolet Corvair Monza Spyder Turbo mostrando la seguridad que tenía el trust en
este nuevo invento revolucionario. A pesar de que ambos coches son hijos de los
mismos padres y que el turbocompresor implementado en ambos era el mismo, la
gestión de este sistema de sobrealimentación era sutilmente distinta.
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| Fotografía de una vista seccionada del motor Boxer del Chevrolet Corvair Monza Spyder Turbo en el que se puede observar todo el grupo de sobrealimentación colocado en la parte superior del motor. El aire entra al filtro de aire circular de arriba a la izquierda, se conduce al carburador donde se produce la mezcla y se comprime seguidamente en el compresor centrífugo. De dicho compresor salen los dos tubos de admisión respectivos a cada bancada para abastecer los cilindros. La turbina centrípeta por su parte se encuentra al lado derecho del compresor evacuando los gases de escape por el lado derecho. |
Tal y como se comentó en el artículo sobre los inicios de la sobrealimentación, uno de los mayores
problemas a los que se enfrentaba esta tecnología es la posibilidad de llevar
el motor de encendido provocado a la zona de picado. Este fenómeno no se tuvo en
cuenta en la propulsión con motor trasero del Corvair, a consecuencia de esto tendía
a sobrecalentarse con frecuencia y muchas unidades tuvieron problemas de picado
de biela y microperforaciones en las cabezas de los pistones. El Jetfire por su
parte contaba con un novedoso sistema que utilizaba una válvula de membrana.
Este mecanismo cortaba la entrada del gas de escape en la
turbina y desviaba los gases directamente al tubo de escape al detectarse en
un manómetro acoplado en la turbina un valor de presión superior a la de
soplado. Este fue por tanto el primer sistema de control del overboost mediante
la utilización de una válvula waste-gate. A consecuencia de esto, el Rocket-Engine
del Jetfire no entraba en zona de picado y el motor no tenía tanta tendencia a
sobrecalentarse, en parte también por su colocación en el eje delantero a
diferencia del Corvair.
Más allá de esta sutil diferencia en los turbos, las
ventajas de este sistema se pusieron rápidamente sobre la mesa ya que por
ejemplo con el motor V8 atmosférico el Jetfire solo alcanzaba 312 Nm de par y 185
caballos frente a los 408 Nm y 218 caballos que alcanzaba con el turbo de la
marca Garret. Por otro lado, aparte de que el motor V8 contaba con una alta
relación de compresión y ya necesitaba de gasolina de alto octanaje para evitar
el picado, la sobrealimentación obligó a la introducción de un aditivo conocido
como “Turbo-Rocket” que incrementaba aún más el índice de octanos del
combustible. El Corvair por su parte al contar con un motor de inferior
relación de compresión no contaba con este sistema, que podía haberle ayudado a
evitar los problemas de autodetonación de la mezcla ya mencionados.
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| Publicidad de Chevrolet en la que se puede ver la colocación del motor del Corvair en la parte trasera. Esta disposición no favorece la refrigeración del motor y consecuentemente los problemas de sobrecalentamiento derivados del turbocompresor se vieron agravados. |
Aunque estos modelos estuvieron poco tiempo en el mercado y
no llegaron a superar la década en la que nacieron, fueron los primeros en
lanzarse a la piscina con esta tecnología. Esto permitió a la competencia analizar
los fallos y desventajas, especialmente en lo que concierne a la autodetonación
con soluciones centradas principalmente en la reducción de la relación de
compresión del motor. Aun pareciendo sencillo intentar resolver el problema de
esta forma, pasaron la friolera de 11 años desde 1962 para que una marca al
otro lado del charco se atreviese a dar el paso de sacar al mercado motores de
gasolina con turbo.
La llegada del turbo a Europa
Antes de ni tan siquiera desarrollarse los dos modelos turbo
de GM, en el viejo continente ya se había experimentado con los compresores
centrífugos comentados en el artículo. Estos empezaron a calar en Europa a través
de la Fórmula 1 en 1949 con la escudería British Racing Motors y sus P-15 V16
que contaban con compresores centrífugos movidos directamente por el cigüeñal.
Este tipo de solución poco eficiente, debido a la enorme cantidad de energía
que se absorbe del motor para comprimir la admisión, tuvo sus últimos días a
finales de los años 50.
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| Motor seccionado BRM P-15 con 16 cilindros en V en el que se puede observar la presencia de dos compresores centrífugos, de baja y alta presión, en la parte delantera inferior. Ambos compresores recibían el par del motor a través de un eje que se engranaba con el cigüeñal en la parte trasera del motor y movía la bomba de agua. Debido a la presencia de una cámara cilíndrica encargada de evitar la combustión de la mezcla antes de entrar al cilindro, el eje anteriormente descrito debía de aportar el par a un eje inferior intermedio que volvía a transmitir el par a un tercer eje encargado de mover los rodetes de los compresores. |
Un intento por reducir la energía que era absorbida del
motor en esta configuración vino de la mano de Alfa Romeo con el Giulia GTA SA
de 1967 que contaba con un par de turbocompresores hidrodinámicos. Esta
tipología de sobrealimentación no ha llegado a los automóviles de calle y hay
poca información sobre ella ya que el modelo dejó de competir en 1968. El motor
contaba con dos compresores centrífugos cuyos ejes recibían potencia de dos
turbinas hidráulicas conectadas a un circuito de aceite a alta presión con una
bomba específica para garantizar dicha presión.
Tras toda esta aventura a ninguna parte se presentaba en 1973
el primer automóvil europeo con turbocompresor de la mano de BMW. Esta marca
salía de su largo letargo de la posguerra sin casi vender automóviles y
centrando su mercado en las motocicletas. Los “Neue Klasse” equivalentes a la
actual Serie 5 fueron su gran apuesta a principios de los años 60 para tratar
de captar nuevos clientes y romper con sus pleistocénicas berlinas.
Sin embargo, el éxito de ventas no le trajeron los Neue
Klasse, estos solo dieron la imagen renovada de marca premium que necesitaban
los bávaros para renacer y no llegaron ni a la mitad de ventas que tuvieron los
Mercedes-Benz W110. Los automóviles que sostenían a la compañía eran
principalmente los 700, equiparables a la actual Serie 1, que contaban con unas
prestaciones muy modestas y una carrocería muy atractiva que les permitía
destacar frente a la competencia.
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| Fotografía en la que se muestra la gama de automóviles de BMW a comienzos de los años 60. El salto en prestaciones y dimensiones era destacable entre el 700 y los Neue Klasse representados en la imagen con el 1500. Respecto al V8 el diseño estaba muy desactualizado para la década de los años 60. |
Es evidente el salto que había consecuentemente entre un
Neue Klasse y un 700, por lo que la empresa optó por sacar los serie 02 para llenar
ese hueco. De esta forma se gestaba la semilla para el nacimiento posterior de la
Serie 3, una categoría de sedanes que la marca siempre ha asociado con la
deportividad y el placer de conducir. Esta fama proviene precisamente del éxito
que tuvo la serie 02, en especial la esencia juvenil que aportó el 2002 y sería
a través del modelo Turbo como llegaría a Europa el turbocompresor.
El nuevo 2002 Turbo contaba con un 4 cilindros de inyección
mecánica Kügelfischer al que se le añadía un turbocompresor KKK que
proporcionaba 40 CV y 63,5 Nm adicionales. De esta forma, se alcanzaba la cifra
de 170 CV a 5.800 rpm y 240 Nm a 4.000 rpm. En lo que respecta a aceleración los
datos eran muy destacables con un 0 a 100 km/h de 7.2 segundos y una velocidad
máxima de 211 km/h.
Sin embargo, no es oro todo lo que reluce ya que, tal y como
se mencionó en el artículo, el turbocompresor
solo trabaja en un rango concreto de carga de los gases de escape en función de
su geometría y tamaño. Este detalle hacía que la potencia y par extra del turbo
solo apareciese en altas cargas del escape rondando las 4000 rpm en caliente.
Por otro lado, el coche no contaba con intercooler y, tal como se demostró en
el artículo antes mencionado, las turbomáquinas elevan bastante la temperatura
de admisión. Además, el coche no contaba con válvula waste-gate que sumado a lo
anterior situaba al BMW en una posición similar al Corvair Monza Turbo.
A pesar de ello la palabra turbo estaba de moda en la Europa
de los años 70 y, aunque el bávaro acabase sentenciado por sus problemas y por
la crisis del petróleo, la semilla ya había sido plantada y todo el mundo
quería unas gafas de sol Turbo, una chaqueta Turbo, unos skís Turbo y por
supuesto un coche Turbo.
La popularización del turbocompresor
Casi paralelamente a los desarrollos de BMW, Porsche se puso manos a la obra para gestar una nueva versión sucesora del 911, que fue presentada en 1974 con la designación 930. El nuevo modelo de la marca teutona ofrecía unas prestaciones muy destacables con 260 CV y una cilindrada de tres litros, alcanzando una velocidad máxima de 250 km/h. Esto le permitió ser durante mucho tiempo el deportivo de carretera más rápido de Alemania.
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| Fotografía en la que se puede ver el Porsche 930 atmosférico a la izquierda y el sobrealimentado a la derecha. Destacan las dimensiones de las vías y el alerón trasero del modelo Turbo, pero destaca más aún la reducción del tamaño del silenciador del escape para poder colocar el turbocompresor y la temperatura que podría llegar a alcanzar la mezcla tras ser comprimida, algo totalmente indeseable. Este aspecto en la siguiente generación del 911 fue resuelto con la colocación del Turbo en la parte superior del motor. |
A diferencia de la marca bávara, en esta ocasión si se tuvieron en cuenta los problemas que había tenido Chevrolet con el picado de los motores. Se incluyó de esta forma una regulación de la presión de sobrealimentación mediante una válvula waste-gate, que hasta entonces Porsche solo había utilizado en competición con el 917. De todas formas, no se resolvieron los problemas de calentamiento de la admisión con la consecuente reducción de rendimiento del motor que ya se ha comentado con Oldsmobile. Pero todo esto no era importante ya que hay cosas que nunca cambian y una de ellas es la gestación de las modas. Desde luego que BMW captase la atención de la gente joven era algo esperable, pero que Porsche se sume a ello con el 911 Turbo ya es asentar tendencia.
Por tanto, con la tendencia asentada no tardó en llegar el
primer utilitario, el Renault 5 Alpine Turbo de 1982. El nuevo modelo se
encargaba de suceder a los Alpine de 1976 con ligeros cambios estéticos y con
la introducción de un turbocompresor Garret. La sobrealimentación aportaba 15
caballos y 33 Nm al pequeño motor de 1397cc alcanzando 108 caballos y 149 Nm en
un vehículo de tan solo 870 kg.
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| Publicidad de la "bruja a reacción" de Renault en la que se aprecian las nuevas llantas de aleación frente a las de la anterior versión atmosférica del Alpine. En el mercado español el modelo Alpine y el Alpine Turbo recibieron el nombre de Copa y Copa Turbo respectivamente. |
Aunque los valores de prestaciones comentados no fuesen mucho mayores que los del modelo atmosférico, la relación potencia peso de solo 8.6 kg por caballo jugaba muy a su favor. Esto le convirtió en un utilitario muy ágil, que con un precio más alcanzable que el del Porsche, empezó a tener una buena cuota de mercado entre la gente joven y no especialmente adinerada.
A pesar de las emociones que parece despertar este coche, se
ha de tener en cuenta que dichas virtudes solo se mostraban cuando los gases de
escape tenían alta carga de presión y temperatura. Esto que ya se ha tratado
anteriormente empieza a ser un problema en el momento que este utilitario empieza
a llegar a manos de gente que no estaba acostumbrada a conducciones deportivas.
El efecto del turbo-lag es algo con lo que los pilotos de carreras sabían
lidiar y podían sacar hasta incluso beneficio de ello, pero para una persona
joven y con poca experiencia de conducción esto era un problema serio.
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| Motor Alpine sobrealimentado montado en los R5 en el que se puede ver la colocación del carburador previo al compresor tal y como se ha visto en todos los modelos mostrados en este articulo hasta el momento. Esta disposición de turbo soplado empezó a mostrar sus inconvenientes con la popularización de los turbos entre los utilitarios. En la imagen se puede ver el enorme recorrido de mezcla ya comprimida desde el compresor a los cilindros. Esto supone que al dejar de soplar la turbina aún queda toda esa mezcla comprimida por pasar por el motor retrasando de esta forma la percepción de salida del turbo. |
A todo ello se suma que el coche no era de inyección,
contando con la colocación del compresor después del carburador, originando esta
configuración de soplado un efecto de retardo en el desacoplamiento del turbo
cuando los gases de escape perdían carga. Esto es, la aparición de un lag de
salida del turbo cuando la turbina dejaba de dar energía al compresor. Tanto esto
como el turbo-lag, unidos a manos inexpertas llevaron a la creación de multitud
de bulos populares como la famosa frase de “le entraba el turbo en las curvas”.
Esto nos tiene que servir de lección sobre el impacto que tienen las modas en
nuestras vidas.
A pesar de estas prestaciones “envenenadas” pronto las
versiones turbo empezaron a ofrecerse en muchas otras marcas, llegando así el
turbocompresor a la mayoría de segmentos. Los nuevos modelos ya contaban en su mayoría con el compresor previo a la formación de la mezcla, configuración de turbo aspirado, gracias a los sistemas
de inyección de gasolina y por tanto desaparecía el problema del retraso a la
salida del turbo. En el caso de la marca de la Regie, pronto esta nueva
tecnología fue implementada en todos sus segmentos, desde los Supercinco con el
GT Turbo hasta las berlinas R25 V6 Turbo.
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| Cartel publicitario de Renault en el que se muestra la llegada del turbocompresor a su berlina. En la gráfica se puede ver la homogenización de la curva del par motor en el rango bajo y medio de revoluciones siempre que exista suficiente carga energética en los gases de escape. En caso contrario dicha gráfica sería errónea y la curva descrita sería la de un R25 V6 atmosférico. |
Aun así, ninguno de los motores de esos vehículos de calle
contaba con ningún sistema que consiguiese paliar los problemas de sobrecalentamiento
de la admisión y muchos de ellos como los R5 llegaban incluso a oírseles picar
biela en verano. Parece que en Europa no se reflexionó demasiado sobre los
problemas que tuvo GM con este tipo de sobrealimentación…¿o quizá sí desde
Suecia?
La llegada del turbo a los rallies
Si hay una marca a la que haya que agradecer el desarrollo,
perfección y sobre todo aprovechamiento de esta tecnología, esa es Saab. Aunque
no haya sido pionera inicialmente en este campo, cosa que en otros sí, fue la
primera marca en desarrollar un sistema de control del sobrecalentamiento del
motor mediante la inyección de agua en el colector de admisión. Gracias a ello,
la temperatura se reducía y junto con el manómetro del turbo se conseguía
evitar que el motor se sobrecalentara y entrara en la zona de picado. El primer
Saab en equipar este novedoso sistema fue el 99 Turbo S de 1977, que se
convirtió rápidamente en el primer automóvil de rallies con turbocompresor.
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| Tres Saab 99 Turbo siendo el situado en el centro el que cuenta con el paquete S de inyección de agua en la admisión para reducir los problemas de sobrecalentamiento. Las prestaciones de los 99 con dicho paquete son muy difíciles de conocer con exactitud debido a que la marca vendía como accesorio este tipo de innovaciones. |
El 99 fue un modelo muy importante para la marca sueca, ya
que con en torno a 590.000 unidades producidas se convirtió en el concepto de
automóvil que encarnó el alma de esta pequeña empresa que anteriormente vendía
automóviles prácticamente artesanales con motores de 2 tiempos. Las victorias
en rallies y el diseño del nuevo Saab llevaron a la empresa a tratar de captar
nuevos clientes fuera de sus fronteras con esta nueva imagen.
El problema de esa nueva imagen yacía en la imposibilidad de
una marca con fabricación casi artesanal de poder competir con marcas con
muchísimo más presupuesto e historia como Renault o Lancia. A pesar de ello, la
semilla del pionero ya había sido plantada y solo faltaba que viniera un
gigante a tratar de sacarla provecho tras la retirada de Saab de los rallies.
La otra cara del Audi vs Lancia
Ese gigante como no podía ser de otra forma era el grupo VAG
de la mano del Audi Quattro que en 1982 fue capaz de hacerse con el mundial de
rallies. A partir de este momento la historia que el lector espera leer pensará
que es de sobra conocida e incluso llevada al cine. Lo que realmente se va a
tratar de explicar ahora es la otra cara que normalmente no es analizada del
duelo vivido entre el Quattro y el 037 en 1983.
Es obvio que la tracción fue el centro de atención en todo
momento, pero en los rallies no todo es ligereza y tipo de tracción. La
capacidad de los pilotos, los diseños de las suspensiones, el conocimiento del
reglamento y un largo etcétera son importantes también. Entre toda esa maraña
de factores se encuentra la potencia como es fácil de deducir y sobre todo la
forma en la que esta se entrega.
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| Fotografía de Walter Röhrl y Hannu Mikkola en 1983 tras el rally de Montecarlo en el que los Lancia 037 consiguieron el primer y segundo puesto. |
A primera vista cualquiera diría que eso es una virtud más
que un defecto. El problema aparece cuando esto se compara con el sistema
propulsor del 037 que también iba sobrealimentado. Sin embargo, el Lancia
contaba con un compresor Roots en lugar de turbocompresor, que tal y como se
comentó en el artículo aporta compresión en todo
el rango de revoluciones y es especialmente eficiente a bajo régimen.
Si ahora se analiza el paso por una curva muy cerrada con
barro y en ascenso durante una etapa de rally, el piloto del 037 decelerará al
aproximarse a la curva y el motor bajará de vueltas. Cuando el conductor
durante la curva vuelva a pisar a fondo el acelerador rápidamente el Roots
empezará a comprimir la admisión dando el aporte extra de par al motor. En el
caso del Audi el proceso sería el mismo para el piloto, pero se encontraría con
dos problemas al salir de la curva. Uno el enorme peso en el eje
delantero y el otro que el turbo aún no ha entrado porque no se ha conseguido
suficiente carga en los gases de escape, y por tanto no aporta par extra al
motor.
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| Cartel italiano en el que se utiliza la victoria de Lancia en el mundial de rallies de 1983 para publicitar los nuevos compresores volumétricos instalados en los turismos de calle. |
Tal fue la consideración del equipo de Audi en 1984 que decidieron resolver este problema en la siguiente evolución del Quattro A2, el Sport Quattro, en el que no solo variaron las cotas del 5 cilindros, sino que acoplaron un sistema anti-lag que alimentaba al turbo con combustible para mantenerlo soplando cuando el piloto dejaba de acelerar. Este apaño resolvió el problema, pero el coche se hacía casi ingobernable, así como debido a la presencia de combustible en el escape se generaban fuertes explosiones que despertaron entusiasmo entre el público. A pesar de todos estos avances, junto con la llegada de los Quattro S1 y S2, Audi no ganó más mundiales desde su segundo palmarés en 1984.
De la doble sobrealimentación de los rallies a los utilitarios
Competir al más alto nivel exige
mejoras continuas en los vehículos temporada tras temporada y Audi aprendió
rápido que no podía vivir de las rentas del Quattro A1 y A2. Esto también
significó que para poderse mantener en lo más alto el resto de las marcas como Peugeot
o Lancia requerían mantenerse actualizadas en el nuevo grupo B. Entre las actualizaciones
de 1985 de la escudería turinesa se encontraba el novedoso sistema de doble
sobrealimentación de su nuevo Delta S4.
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| Lancia Delta S4 en el rally de Córcega de 1986 |
Bien es cierto que dicha idea tiene sus orígenes décadas atrás, antes de la 2ª guerra mundial, en competición e incluso berlinas como el Mercedes-Benz 770K. A pesar de ello, la tecnología implementada se basaba en la colocación de un doble compresor volumétrico para incrementar el par del vehículo en cuestión. Si se atiende al diseño del Delta S4 este concepto permanece, pero se sustituye uno de los compresores por un turbocompresor. A consecuencia de esto se consigue muy buena entrega de par a bajo régimen gracias al Roots y a medio-alto régimen cuando el escape se encontraba con suficiente carga energética se mejoraba la entrega de par de la sobrealimentación gracias a la entrega del turbocompresor. El Lancia Delta S4 se convirtió de esta forma en el primer automóvil en contar con las dos tecnologías incorporadas.
Aun contando con 451Nm a 5000rpm y 450 caballos a 8000rpm y que algunos pilotos describían su comportamiento subiendo cuestas como si las estuviesen bajando, la superioridad del imbatible Peugeot 205 T16 no permitió a Lancia ganar ningún mundial de 1985 a 1986. En este último las victorias del Lancia hacían matemáticamente posible vencer al 205, pero la muerte de Henri Toivonen a manos del S4 supuso el final de las expectativas de la escudería, el segundo y último mundial de Peugeot y el punto final del grupo B.
Una vez más la semilla había sido plantada y las características
de este diseño de doble sobrealimentación llegaron a plantearse en el grupo VAG
para mejorar la entrega de par con los motores de carga estratificada
sobrealimentados (TSI). La curva de par resultante era muy uniforme siendo muy
efectivo el Roots en tráfico de ciudad y fuera de ciudad el turbocompresor
ayudaba a tener buenas recuperaciones. Esta configuración de TSI se llegó a
montar en el motor 1.4 del Volkswagen Polo en 2005.
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| Esquema de funcionamiento del sistema de sobrealimentación del Polo 1.4 TSI de 2005 en el que se puede apreciar la colocarión del Roots en serie con el compresor. Ambos sistemas de sobrealimentación contaban con una derivación de forma que podían actuar en serie o solo funcionar parcialmente cada uno de ellos. |
El retorno de los volumétricos
La mayoría del análisis en este artículo se ha centrado en
los turbocompresores al presentarse como una novedad tras la 2ª guerra mundial.
Sin embargo, los compresores volumétricos no dejaron de utilizarse en
competición tras el Saab 99 Turbo, ni los coches de calle abandonaron esta
tecnología con la llegada del R5 Alpine Turbo. Los compresores Roots
monopolizaron las sobrealimentaciones volumétricas en muchos récords mundiales y
de la mano de adictos de la velocidad en América.
Algunas marcas automovilísticas también recurrieron a esta
tecnología como es el caso de Fiat. El Volumex, denominación del Roots de la
marca turinesa, fue desarrollado para competición siendo implementado en
los Lancia 037. A su vez, también contaron con este compresor modelos de calle
como el Lancia Trevi, Beta coupé y HPE. Una vez más los rallies son el tipo de
competición automovilística que más tecnología aporta al coche de calle y no la
Formula 1.
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| Cartel publicitario de Lancia ensalzando las virtudes del compresor Volumex. |
Por otra parte, otras marcas implementaron compresores de
tornillo incluso más allá de los años 80 como fue el caso de Ford, Mazda o
Mercedes-Benz con los modelos AMG Kompressor en prácticamente toda su gama de
modelos hasta bien entrado el siglo XXI. Sin embargo, la marca que más
disrupción produjo en este campo fue Volkswagen con los G60 y G40.
Dichos compresores volumétricos no eran de tipo Roots sino de tipo Scroll, rompiendo de esta forma con el concepto popular de sobrealimentación. Esto fue posible gracias a la mejora de los procesos de fabricación con máquinas que permitían diseñar piezas con tolerancias más ajustadas, consiguiendo así implementar este compacto y eficiente sistema de compresión en los Corrado, Golf y Polo que reducía la energía necesaria a aportar por el motor frente al resto de diseños de compresores volumétricos.
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| Dibujo seccionado de un compresor Scroll en el que se puede observar los dos ejes que permiten el movimiento circular de la parte movil del compresor y que cuenta para ello con levas excéntricas. |
El auge del turbodiésel
Hasta aquí todo lo tratado en el artículo estaba relacionado
con la sobrealimentación de motores de gasolina. En lo que respecta al motor diésel,
hasta bien entrados los años 70 este tipo de propulsión no era la más demandada
debido a la falta de par y potencia con la que estos motores contaban.
Maquinaria agrícola, vehículos industriales y en algunos casos algunos autobuses
eran los elegidos para llevar este tipo de tracción sin ningún problema de que
ello implicase un aumento de peso, ya que el consumo se reducía de forma muy
notable. La falta de par por su parte se compensaba fácilmente con reductoras
que en un turismo serían imposibles de colocar por la falta de espacio y
facilidad de conducción.
Con la llegada de los años 70 Mercedes-Benz era una de las
marcas que más motores diesel ofrecía en turismos, incluso se los vendía a
otras marcas como Seat. Los motores eran pleistocénicos con grandes
dificultades para mover las pesadas berlinas si no se recurría a grandes
cilindradas. Tal era la poca confianza de este tipo de motores que la marca no
los ofrecía en sus grandes berlinas hasta que precisamente llegó el primer clase
S, el w116. El nuevo 300SD Turbodiesel de 1978 se convirtió en el primer
turismo con motor turbodiésel.
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| Fotografía del motor 5 cilindros diésel de 3 litros con turbocompresor y sin intercooler del Mercedes-Benz 300SD Turbodiesel W116. Las prestaciones de la berlina eran bastante modestas comparadas con las de los modelos de gasolina con tan solo 120 caballos y 230Nm de par. |
Las ventas del nuevo modelo fueron destacables y eso que el modelo
no se ofrecía en Europa. Esto llevó a que pronto su hermano pequeño fuese
dotado de dicho motor de 5 cilindros turbo, en sus tres versiones 300D/CD/TD
Turbodiesel. El éxito yacía en lo expuesto en el artículo
mejorando de forma destacable las prestaciones de estas berlinas. De
nuevo se sentó un precedente y Mercedes no perdió oportunidad de seguir
expandiendo esta motorización con las siguientes generaciones de clases E y S.
Rápidamente muchas marcas siguieron la estela de Mercedes como es el caso de Alfa Romeo que en los años 90 llegó a sacar al mercado de la mano del 159 JTD el primer sistema de inyección common-rail con un turbo de geometría variable. Tal y como se comentó en el artículo de turbinas, el diseño de álabes orientables en el estator de la turbina centrípeta permite adaptar el turbo a las condiciones de carga energética del escape de forma que se mitiga el efecto del turbo-lag y se amplía el rango en el que el turbocompresor aporta par al motor.
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| Aunque el primer turbo de geometría variable fue equipado en el motor de gasolina del Honda Legend Wing Turbo de 1988, la tecnología se terminó instalando preferentemente en los turbodiésel. En la fotografía se muestra seccionada la turbina de un turbo utilizado por Volvo en el que se puede ver la orientación optima de los álabes del estator en función de las revoluciones del motor. |
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| Fotografía en la que se puede ver el seccionamiento de dos turbocompresores montados en paralelo. Debido a la compleja fontanería que esto implica, la disposición en serie ha sido finalmente la más predominante entre los gasolinas e incluso los turbodiésel que fueron poco a poco abandonando la geometría variable. |
Con la implementación de estas nuevas tecnologías, la
llegada del siglo XXI supuso la expansión de los modelos turbo en ambos tipos
de motores, eliminando prácticamente del mercado los compresores volumétricos.
Esto permitió la reducción de las cilindradas de los propulsores con el
reaprovechamiento de los gases de escape para cumplir con más facilidad las
normativas de emisiones en ciertos mercados como el europeo. Es por tanto
destacable el mérito de todas las marcas que supieron por fin aprender a controlar
los turbos de forma eficiente y aprovechándoles al máximo. Pero si hubiese que
analizar que marca fue realmente la primera en ser capaz de conseguir este
logro, sin lugar a dudas fue Saab.
Saab y como limpiar la atmósfera
De nuevo resuena el nombre de quien introdujo los
turbocompresores en los rallies, aunque por falta de presupuesto tuviese que
abandonar la competición. Esto no supuso un problema sino más bien una
oportunidad de seguir creciendo como marca recién nacida que era. El 99 sirvió
de base para gestar los 90 y 900 con motores montados justo encima del eje
delantero longitudinalmente y con la caja de cambios en paralelo. El conjunto
era tan compacto y sencillo que para cambiar el embrague se tardaba en torno a
25 minutos en manos expertas. Además, la masa se concentraba justo en el eje
delantero mejorando notablemente el comportamiento virador del vehículo que
podía incluso sobrevirar en ciertas condiciones debido a su inusual mayor
longitud de vía trasera respecto a la delantera.
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| Publicidad de Saab en la que se puede ver el motor seccionado del 900 Turbo multiválvulas con la caja de cambios colocada en un lateral del motor, el cuál se encontraba inclinado para disminuir la altura del capó. Todo este bloque compacto iba montado encima del eje delantero y permitía centrar el peso en el mismo. |
Todos estos atributos disruptivos unidos a una carrocería
muy distintiva convirtieron a los 900 en automóviles míticos desde el minuto
uno de su nacimiento. Pero…es que lo más interesante del nuevo Saab a nivel
mecánico no era lo comentado sino la introducción en 1982 de un nuevo sistema
de control del turbo denominado “Automatic Performance Control” con las siglas
APC.
Este sistema TurboAPC contaba con un sensor que registraba
la excitación de la culata por encima de cierto valor de frecuencia a partir
del cual se registraba la entrada en zona de picado del motor. La información
de dicho sensor era enviada a la unidad de control APC y con ello regulaba el
encendido y la válvula waste-gate. El 900 TurboAPC se había convertido en el
primer automóvil con sensor de picado de la historia. Además, gracias a este
sensor el sistema de encendido se regulaba de forma automática y esto implicó
que independientemente del número de octanos de la gasolina el sistema se
adaptaba a las nuevas condiciones operativas evitando el picado. Este hito
revolucionario supuso el fin de la necesidad de usar combustibles de mayor
índice de octano y precio para los motores sobrealimentados e incluso
atmosféricos de alta relación de compresión.
En lo que respecta a las prestaciones ya el 99 Turbo contaba
con unas cifras envidiables, pero es que el 900 fue capaz de mejorar estos
resultados con los primeros motores de 4 tiempos fabricados por la propia
marca. La entrega de par era muy homogénea con un valor máximo de 236 Nm a
3000rpm y 145 caballos a 5000rpm para un motor de 4 cilindros de 2 litros y 2
válvulas por cilindro en 1982. Esto es un claro ejemplo de downsizing y de
aprovechamiento al máximo de los turbocompresores Garret, sin poner en riesgo
las condiciones operativas del motor. A pesar de lo sorprendente que resulta
este sistema, esto solo fue el principio ya que Saab siguió perfeccionando el
sistema con los avances en el campo de la electrónica a finales de los años 80.
Paralelamente a estas investigaciones, se venían años de mayor conciencia social con el medio ambiente y a esto se sumó el desarrollo de un novedoso sistema de Volvo que permitía conocer si la combustión del motor dejaba oxígeno sin quemar mediante el uso de la archiconocida sonda Lambda. Esta sonda en función de las concentraciones de oxígeno del escape informaba a una unidad de control que se encargaba de variar la proporción de la mezcla. Este sistema tan sencillo fue rápidamente utilizado por todas las marcas junto con un catalizador de 3 vías que permitía oxidar o reducir los gases de escape para mitigar las emisiones contaminantes y cumplir así con las normativas medioambientales que llegaron en los años 90 de la mano de la Euro 1.
Es lógico pensar que como se ha dicho que todas las marcas
siguieron este planteamiento Saab también haría lo mismo, pero es una empresa
experta en ir contracorriente. Los resultados de investigación sobre mejoras
del sistema APC culminaron en el año 1992 con un nuevo sistema de control, el
Trionic. Dicho nombre se debe al control de 3 parámetros por parte de una unidad
de control, uno era el tiempo de encendido, otro la inyección de combustible y el
tercero el control de la presión del turbo.
El sistema contaba con un sistema de encendido directo,
direct ignition, que utilizaba un novedoso sistema de sensores que básicamente
convertía a las bujías en sensores. La bujía, cada una con su propia bobina y
un sistema de cortocircuito para limpieza, era capaz de medir la permeabilidad
del gas contenido en el cilindro consiguiendo de esta forma conocer cuanto
oxígeno podía llegar a quedar sin reaccionar tras la combustión. Dicha
información era transmitida por un circuito impreso hasta la unidad de control que
se encargaba de variar la posición del encendido, a la vez que se adaptaba la
mezcla a las condiciones óptimas en función de la presión del turbo regulada
con la válvula waste-gate.
El resultado de este sistema es que a diferencia de la sonda
Lambda, el sistema Trionic permitía conocer como iba a ser la combustión en el
cilindro antes de que esta tuviese lugar y no al revés. Si se realiza un
análisis del valor medido por una sonda en un automóvil de la competencia se puede
ver que la sonda no registra un valor de 1 sino que oscila entorno a ese valor.
Si se coloca una sonda Lambda en el escape de un Saab con sistema Trionic la
sonda mediría 1 de forma constante y por tanto no la necesita. En definitiva,
la sonda con control del encendido arregla un error que ya ha tenido lugar y el
sistema Trionic previene que ocurra un error que aún no ha tenido lugar. Dejo a
juicio del lector que es mejor…
El primer Saab en equipar este fantástico sistema fue el
9000 Aero con unas prestaciones, para un 4 cilindros de 2.3 litros, que
humillaban a la competencia contando con motores de 6 cilindros multiválvulas
de más de 3 litros como era el caso del Mercedes 320E que ni aun así conseguía
igualarle. Con un par máximo de 350Nm a tan solo 1800rpm y 225 caballos a
5000rpm el Aero consiguió contar con una propulsión muy elástica a la par que
unas aceleraciones capaces casi de dislocar el cuello al conductor.
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| Publicidad Saab en la que se mostraba la superioridad técnica y en prestaciones frente a la competencia. |
Otra de las consecuencias más características del sistema
Trionic fue que independientemente de la calidad del aire de admisión, el
encendido y la mezcla se adaptaban a las condiciones existentes para reducir
las emisiones contaminantes. En la publicidad con videos de Saab se podía ver
como al conectar la admisión de un 9000 Aero al escape de un Saab 96 de dos
tiempos, que obviamente quemaba aceite, se registraban unos valores de
emisiones que cumplían sobradamente la nueva normativa. Esto es, que gracias a
este sistema todos los Saab que lo equiparon limpiaban la atmósfera y no es
ninguna exageración.
El sistema Trionic siguió evolucionando después de la compra de GM a la marca sueca e incluso se llegó a implementar en más marcas del trust. Quién lo diría que este articulo empezó hablando de ellos como pioneros y ahora son ellos los que copian a Saab. A pesar de las nuevas generaciones del sistema, GM acabó cortando el grifo y finalmente a la marca entera en 2009 por no asumir las economías de escala del trust. Va a ser cierto el eslogan de “born from jets and killed by assholes” algo así como “nacidos de los jets y asesinados por gilipollas”.
Finalmente, ya para acabar, se ha de mencionar la basta variedad de sobrealimentaciones que se han tratado. Se han escogido para el análisis tecnologías que realmente fueron rupturistas, que se salieron de lo convencional sentando tendencia o que no fuesen planteamientos ya utilizados por otras marcas. Muchos sistemas de sobrealimentación se han quedado en el tintero, incluso los compresores eléctricos que son capaces de comprimir la admisión gracias al par entregado por un motor eléctrico.
