Así funciona un turbocompresor de geometría variable: ventajas, averías y mantenimiento

Dentro de los distintos sistemas de sobrealimentación de un motor, existen turbocompresores de geometría fija o de geometría variable, conocidos como VGT. En los dos casos el objetivo es el mismo: aprovechar la inercia de los gases de escape para introducir más aire en los cilindros del que el motor es capaz de aspirar por sí solo, aumentando el rendimiento.

Pero uno de los principales inconvenientes de los motores sobrealimentados con turbos convencionales es que cuando el motor trabaja a bajas revoluciones, los gases de escape no tienen fuerza suficiente para acelerar la turbina que comprime el aire de admisión. Por el contrario, con el motor funcionando a regímenes altos el flujo de gases de escape es tan grande y mueve la turbina con tanta energía que se hace necesario la activación de una válvula de descarga, desaprovechando parte de esa energía que llevan los gases de escape.

Este inconveniente es el que solucionan los turbocompresores de geometría variable, que como vamos a ver, presentan una mayor capacidad para comprimir eficazmente el aire de admisión tanto a bajas como a altas revoluciones.

Los primeros desarrollos de turbocompresores de geometría variable datan de mediados de los años 50, aunque el primer vehículo de producción en serie en incorporarlo fue el Fiat Croma turbodiésel a principios de los 90 en su motor 1.9, que también fue de los primeros diésel en incorporar la inyección directa. En la actualidad también se han desarrollado soluciones que recurren directamente a pequeños motores eléctricos para acelerar la turbina. Otro tipo de turbocompresores utilizados para mejorar la respuesta de los motores sobrealimentadios a bajas revoluciones son los turbo Twin-Scroll.

¿Cómo funciona un turbo de geometría variable?

La diferencia de un turbocompresor fijo y uno variable VGT es que estos últimos cuentan con un mecanismo que permite variar la velocidad de los gases de escape inciden en la turbina, consiguiendo que se acelere más rápidamente. No modifican la cantidad de aire, sino la sección de entrada del mismo.

Para ello, cuentan con un sistema de aletas o álabes variables que se cierran cuando el motor funciona a bajos regímenes, acelerando los gases de escape, que aumentan su empuje sobre la turbina. Cuando el motor trabaja a altas revoluciones los álabes se abren, lo que aumenta la sección de entrada de los gases de escape, por lo que se reduce la velocidad. Esto permite que la presión máxima de soplado se alcance a regímenes de giro del motor más altos.

La regulación de los álabes puede realizarse mediante un sistema mecánico utilizando un actuador de presión o vacío, aunque lo normal en motores más modernos es recurrir a un pequeño motor eléctrico que es accionado por la unidad de control electrónico (ECU) del motor.

Puedes ver más al detalle cómo funciona un turbocompresor de geometría variable en este vídeo:

¿Qué ventajas ofrece un turbo de geometría variable?

Conociendo el principio de funcionamiento de un turbocompresor de geometría variable, sus ventajas son evidentes:

• Reducen o eliminan el “turbo-lag” o retraso de respuesta característico de los motores turboalimentados al acelerar desde bajas revoluciones.
• Optimizan el funcionamiento del sistema de sobrealimentación a todos los regímenes del motor, permitiendo una curva de par más plana.
• Al controlar la presión de sobrealimentación actuando sobre los álabes móviles no es necesario una válvula de descarga o “waste gate”.
• Se trata de una solución más sencilla que un doble turbo secuencial. Aun así, hay motores de alto rendimiento con más de un turbocompresor en los que, al menos uno, es de geometría variable.
• Al optimizar la entrega de par, mejoran las prestaciones y, por lo tanto, también lo hace el consumo y las emisiones

¿Qué desventajas tiene un turbo variable?

Al ser un mecanismo más complejo y con mayor número de partes móviles, los turbocompresores de geometría variable son más caros que los convencionales. Por el mismo motivo, también son más susceptibles de sufrir averías.

Otra desventaja es la complejidad que presenta su utilización en motores de gasolina, en los que las mayores temperaturas de los gases de escape requieren desarrollos más sofisticados y más caros.

Porsche fue de las primeras marcas en utilizar un turbocompresor de geometría variable en un motor de gasolina, aunque en la actualidad también se pueden encontrar en motores pequeños como una solución para mejorar la eficiencia, más que para conseguir unas altas prestaciones. Un ejemplo reciente es el motor 1.5 híbrido del nuevo Alfa Romeo Tonale.

Mantenimiento, cuidado y averías de los turbos de geometría variable

Al contar con mayor número de piezas móviles, que además están expuestas a altas temperaturas y al paso de los gases de escape, los turbocompresores de geometría variable presentan más problemas que los turbos de geometría fija.

La avería más frecuente es que el sistema de aletas variables se atasque. El problema en este caso es que el turbo variable no pasa a funciona como uno de geometría fija, pues el bloqueo de los álabes hace que el motor solo funcione correctamente en un determinado margen de revoluciones. Los síntomas son una clara pérdida de rendimiento, con el consiguiente aumento de consumo. También es frecuente en estos casos notar saltos en la entrega de potencia, o zonas muertas en las que el motor parece no empujar.

Como sucede con los caudalímetros, las EGR y los filtros de partículas, una de las principales causas de que un turbo de geometría variable se atasque es conducir principalmente en ciudad, o con el motor siempre a muy bajas vueltas, que es cuando la combustión produce más carbonilla.

La mejor forma para evitar averías en un turbocompresor de geometría variable es, por lo tanto, no limitar la conducción a recorridos urbanos, saliendo de vez en cuando a carretera y haciendo que el motor trabaje también a revoluciones medias o altas. Por supuesto, también es indispensable utilizar un aceite de motor adecuado y respetar los intervalos de mantenimiento.