Page 15 - Revista EAA - Edição 73

TECNOLOGIA CAPA

Turbocompressores, se você

não tem, ainda vai ter um!

Ele se tornou um componente importante no processo de
downsizing dos motores de combustão interna, permitindo
que motores menores substituam os de aspiração natural
com vantagens no desempenho e no consumo de combustível

Celso Samea*

Eles equipam a maioria dos carros modernos, Diesel e 1.000 °C Seção do Saída de gases
compressor Carcaça do de escapamento
mas a ideia é bem antiga, com uma patente do num Otto, além da compressor da turbina
engenheiro suíço Alfred Büchi, em 1905, de pulsação dos gases de Caixa do
Compressor
aproveitar a energia dos gases de escapamento, escapamento, tornam
na saída do cilindro, para acionar uma turbina o ajuste, ou matching,
Rotor da
que aciona um compressor e aumenta a densi- desse estágio um pou- turbina
Entrada de gases de
dade do ar na admissão. Ar mais denso permite co mais complicado. escapamento na turbina
Descarga
mais combustível e consequentemente maior Como não exis- de ar do
Entrada de compressor
desempenho do motor (Figura 1). A ideia é te ligação mecânica ar ambiente Rotor do Seção da
do compressor
compressor turbina
simples, mas como quase sempre, a otimização para acionamento do
do desempenho exige o perfeito entendimento turbocompressor, mas Figura 1. Esquema de funcionamento
das características-chave desse componente. sim pelos gases de es-
O entendimento da aerodinâmica interna capamento do lado da turbina e ar pelo lado do
dos componentes e do escoamento dentro dos compressor, o retardo de resposta (o chamado Figura 2. Mapa do
canais dos compressores e turbinas permite usar “turbo-lag”) sempre foi um dos principais focos compressor com
plena carga de um
melhor as áreas efetivas de passagem, aumen- de desenvolvimento. O waste-gate, ou válvula motor ciclo Otto.
tando a transferência de energia dos gases de es- de alívio, foi uma das primeiras soluções, e ainda Relação de Pressões
capamento para a turbina e do compressor para é bastante usada hoje. Como a potência gerada no eixo Y, P2/P1
o ar de admissão. Esse entendimento também pela turbina é função direta da massa de gases ( - ) e vazão de ar
trouxe uma sistemática redução de tamanho e de escapamento que passa por ela, o desvio de em massa no eixo
peso. Vale lembrar que no estágio do compres- X (lb/min)
sor, inclusive dentro dos canais entre as pás,
acontece um processo de difusão, o que torna o
desafio de fazer o escoamento seguir as paredes
do canal uma tarefa árdua, ainda mais se con-
siderando situações onde as velocidades do ar
podem ultrapassar a velocidade do som. A oti-
mização no ponto definido como ponto de pro-
jeto é fundamental, mas tão importante quanto,
é o Off-Design performance, já que os motores
modernos com altos valores de PME tendem a
utilizar todo envelope do mapa do compressor.
No caso da turbina, como a velocidade do es-
coamento aumenta ao longo do estágio e do ca-
nal, o problema de o gás não acompanhar a su-
perfície das pás não existe, mas por outro lado as
temperaturas de trabalho, cerca de 850 °C num

fevereiro/março/abril 15