Turbinas roletadas

Para entendermos melhor como funcionam os turbo compressores, antes é necessário compreender o conceito de um motor a combustão interna. De forma simplificada, os motores ciclo otto transformam energia térmica em energia mecânica através da explosão que acontece nas câmaras de combustão quando ocorre o contato do combustível com o oxigênio e a faísca da vela. Basicamente se você deseja obter mais potência, precisa de mais combustível, que se obtém através de um sistema de alimentação especial, já o ar pode ser obtido através de algum tipo de sobre alimentação, sendo o mais comum os turbo compressores.


O turbo compressor funciona da seguinte forma: o primeiro rotor (da carcaça quente) é impulsionado pelos gases do escape antes de serem jogados na atmosfera. A força gerada é então transmitida pelo eixo para o rotor do compressor na carcaça fria, que pressuriza o ar admitido da atmosfera para o motor.

Eixo (quente)

Rotor (frio)

Representação de um turbo compressor onde aparte verde é a carcaça fria, a cinza é a carcaça central, a vermelha é a carcaça quente e as partes em azul são os rotores e o eixo.

Ocorre que para que o turbo comece a gerar pressão positiva é necessário vencer a inercia do conjunto rotativo, que é maior conforme aumenta o tamanho da turbina e rotor. Esse atraso na resposta do turbo é conhecido como turbo lag,

Uma das tecnologias criadas que ajudam a amenizar o turbo lag são turbinas que utilizam rolamentos no lugar dos mancais flutuantes do eixo geralmente utilizados. Além disso, as turbinas roletadas dispõem, entre outras coisas, de uma construção dos rotores com materiais nobres, que trazem maior leveza e maior durabilidade. Com estas tecnologias de construção é possível fazer a utilização de turbinas e rotores relativamente grandes sem perder agilidade em baixas rotações (lag), com uma subida de pressão bastante rápida, como se fosse utilizada uma turbina pequena, mas sem a desvantagem da perda desempenho em altas rotações.


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Turbo elétrico: será esse o futuro?

Não importa com quem você converse, quase todos concordam que uma que vez que uma turbina atinge a rotação de trabalho, é uma das melhores maneiras de gerar mais potência. Entretanto, atingir a rotação de trabalho é um dos principais problemas que as pessoas têm com as turbinas. O “lag” é algo que a maioria acredita que seja o maior problema dos turbocompressores.

Existem basicamente dois tipos de indução forçada disponível para uso automotivo – compressor mecânico e turbocompressor. Ambos induzem mais ar para a câmara de combustão, a diferença está na maneira que cada um realiza esse processo.

Um turbocompressor consiste basicamente em dois rotores conectados por um eixo. Conforme os gases de escape atingem o rotor da turbina, ele começa a girar, e por estar conectado ao rotor do lado do compressor, este também gira. Se por um lado o turbocompressor ajuda na geração de mais potência, por outro, ele também consome uma parcela de potência.

O rotor da turbina age como uma obstrução ao fluxo de gases de escape, e sabemos que para gerar potência o motor precisa respirar, a turbina age então como uma “mão tampando sua boca”. Apesar de não bloquear completamente o fluxo dos gases de escape, ela o restringe.

Recentemente foi apresentado a imprensa automotiva uma solução que promete revolucionar a sobrealimentação. Entretanto, chamar de turbocompressor elétrico é tecnicamente incorreto, o nome correto tecnicamente é um combinado de turbina e compressor elétrico. Esses sistemas prometem melhorar o consumo de combustível, melhorar resposta de aceleração e aumentar a potência final,porque não impedem o fluxo dos gases de escape.

Como funciona?

Um motor elétrico é acoplado ao eixo da turbina. Quando se deseja aceleração em baixas rotações, o motor elétrico gira instantaneamente a turbina até a rotação de trabalho, e então o motor é desacoplado.

Até recentemente, o fornecimento de tensão e corrente suficientes para girar a turbina até a rotação de trabalho imediatamente era um obstáculo. Engenheiros conseguiram vencer esse obstáculo utilizando um grande capacitor. A energia é alimentada através de um condicionador DC-DC, e daí para o motor.

Durante anos, fabricantes de carros tentaram resolver a questão do lag empregando o uso de turbocompressores menores, que atingem a rotação de trabalho mais rapidamente que turbocompressores grandes, entretanto, a potência produzida é menor. O desenvolvimento de turbocompressores elétricos propiciarão aos fabricantes e preparadores montarem turbocompressores maiores e consequentemente obterem mais potência.

Um fabricante anunciou que seu motor 3.0 TDi padrão produz cerca de 240hp e 59.2kgfm de torque, enquanto o motor 3.0 TDi que utiliza o turbocompressor elétrico produz 326hp e 59.2kgfm. Isso significa que os motores poderão ter sua cilindrada diminuída enquanto sua potência gerada é aumentada, isso auxiliará o consumo de combustível.

A tecnologia de turbo elétrico vem sendo usada desde 2000, entretanto era fora do alcance da maioria, exceto laboratórios e equipes de corrida de ponta. Isso era atribuído ao alto custo para o fornecimento de tensão suficiente.

Entra a tecnologia das baterias de carros híbridos. Com essas baterias de 40V a 50V, a corrente necessária diminui consideravelmente, tornando o sistema mais estável e menos perigoso. Outra parte boa é que a tecnologia híbrida também permite incluir um circuito no motor elétrico que o transforma em um gerador durante a desaceleração, permitindo recuperar parte da energia gasta pelo motor para girar o eixo da turbina.

Texto traduzido.
Matéria original disponível em: https://www.enginelabs.com/news/is-an-electric-turbo-coming-soon/

Como funciona um intercooler?

Basicamente o intercooler é uma espécie de radiador (ar/ar), que tem como função principal resfriar o ar pressurizado pela carcaça fria/rotor de um turbo compressor antes que este entre nos cilindros – pois o ar frio ocupa menos espaço-, possibilitando assim uma maior quantidade de moléculas de ar nas câmaras de combustão do motor e consequentemente um aumento na potência. Mas a real importância da utilização do intercooler está no fato dele reduzir muito a temperatura de trabalho do motor, reduzindo a temperatura do ar que chega as câmaras de combustão, diminuindo assim as chances de ocorrer a pré-ignição, levando a um consequente aumento da durabilidade. Considerado imprescindível em todas as preparações sobrealimentadas, o intercooler consegue reduzir a temperatura do ar admitido e pressurizado em até 100°C, permitindo ao motor uma combustão mais eficiente.

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Além das dimensões, posição e diâmetro dos bocais de entrada e saída, fixação, existem alguns tipos de colmeias, que também devem ser levadas em consideração na escolha do intercooler:

Colmeia tipo Bar & Plate

A colmeia tipo Bar & Plate é muito eficiente em troca de calor, porém restringe o fluxo quando comparada a outros modelos, sua construção é mais resistente em função do maior volume de matéria prima utilizada e permite fabricação de intercoolers com inúmeras dimensões.

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Colmeia tipo Tube & Fin

A colmeia tipo Tube & fin restringe pouco a passagem do ar e tem peso reduzido, sua construção é aproximadamente 50% mais leve que Bar& Plate, é o tipo de colmeia mais utilizado por montadoras.

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Colmeia tipo Delta & fin

A colmeia tipo delta & fin é bem similar ao tube & fin, permitindo maior fluxo de ar através da área externa da colmeia favorecendo outros componentes do carro/motor que estejam atrás do intercooler e necessitem receber fluxo de ar.

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Com estas informações, fica mais fácil definir qual o melhor intercooler para o seu carro. A SPA Turbo disponibiliza todos os tipos de colmeias e diversas dimensões. Clique AQUI e acesse a Tabela de Especificações e descubra qual o melhor modelo para seu projeto.

Chevy II Nova 6 cilindros turbo

Muito se engana quem pensa que é só no Brasil que existem grandes admiradores do motor 6 cilindros em linha Chevrolet. Mesmo nos Estados Unidos, onde quem reina são os grandes motores V8, é possível encontrar diversos adeptos dos motores 250″. Um exemplo destes fãs é o Norte Americano Paul Schaffer, que possui um belo Chevy II (Nova), equipado com nosso bom e velho motor 6 cilindros de 4.100cm3.

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Para melhorar as coisas e tirar a desvantagem em relação aos grandes V8, Paul partiu para uma preparação turbo, com coletor de escape em ferro fundido TMC02 e turbina SPA522R, ambos SPA Turbo. Além disso, o “seizão” recebeu atualizações interessantes, como injeção eletrônica Holley HP EFI com um corpo de injeção Terminator de 950cfm, bobinas individuais, eliminação do distribuidor com controle de ignição por roda fônica também da Holley,  que também forneceu o booster eletrônico de dois estágios.

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Porsche 911 Turbo com componentes SPA

Um Porsche 911 Turbo 2006 (geração 997) com seu motor 6 cilindros boxer de 480cv já seria o bastante para a grande maioria dos mortais. Mas um cliente da oficina Automotive Motorsport (SP) resolveu deixar as coisas mais interessantes com diversos upgrades, e entre eles estão um par de válvulas Wastegate SPA Boosted 45mm, par de Intercoolers SPA NTSI17 e mangueiras de pressurização de silicone SPA. O resultado, medido em dinamômetro de rolo, foi de nada menos que 760cv nas rodas com 28psi de pressão (cerca de 1,9bar).  Confira algumas imagens da montagem e o ronco do brinquedo:

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Aumente o volume e confira o belo ronco do motor boxer biturbo:

Monofluxo x pulsativo

A escolha da turbina/coletor de escape em um projeto vai muito além do tamanho (A/R) da carcaça, diâmetro e quantidade de pás do eixo e construção do coletor (tubular ou de ferro fundido). Existe um importante fator que ainda é pouco explorado pelos preparadores e entusiastas no Brasil mas que pode colaborar muito para o desempenho do motor: a utilização carcaças quentes de duplo fluxo, ou pulsativas, como também são conhecidas.

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Para explicar as diferenças e benefícios desta aplicação é necessária uma breve introdução sobre o funcionamento dos motores ciclo Otto. Os motores a combustão interna são máquinas que transformam energia térmica obtida na combustão em energia mecânica capaz de movimentar o veículo. Esse processo ocorre em 4 ciclos, chamados de tempos, que são: admissão, compressão, combustão e exaustão. Durante o funcionamento do motor, cada cilindro realiza um ciclo diferente. Usando como exemplo um teórico motor 4 cilindros com ordem de ignição 1-3-4-2, o cilindro número 1 estaria no ciclo de combustão e o cilindro número 4 se encontraria no ciclo de admissão, ou seja, ambos indo em direção ao ponto morto inferior (descendo nas camisas), portanto são chamados de cilindros gêmeos, enquanto o cilindro número 3 estaria no ciclo de compressão e por fim o cilindro número 2 se encontraria no tempo de exaustão, ambos indo em direção ao ponto morto superior (subindo nas camisas), e por estarem fazendo um movimento igual também são chamados de cilindros gêmeos.

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Em um turbo com sistema monofluxo, que é o mais comumente encontrado no mercado brasileiro, os gases do escape de todos os cilindros são direcionados para um único duto do coletor de escape e de lá seguem para a carcaça quente. Isso faz com que os gases de cilindros que estejam em ciclos completamente distintos se misturem durante o cruzamento de válvulas (momento em que as válvulas de admissão e escape estão abertas ao mesmo tempo), interferindo na lavagem de cilindros, que é a total expulsão dos gases de escape antes da entrada da mistura ar/combustível vinda da admissão e vice-versa.

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Já nos sistemas de duplo fluxo, os dutos do coletor de escape dos cilindros gêmeos são unidos e separados dos demais. Além de garantir que os gases dos cilindros que estejam em ciclos completamente diferentes se misturem, o uso de coletor e turbina pulsativos também possibilita a utilização de turbinas com maiores dimensões sem aumento do turbo lag (tempo que a turbina demora para encher e entregar potência), já que a construção dos componentes de duplo fluxo facilita a antecipação do enchimento da turbina, pois como a carcaça é dividida em duas, a área que os gases tem que preencher é menor e são necessários menos gases para encher os dutos, que impulsionarão o eixo da turbina mais cedo e com mais linearidade, garantindo uma boa pegada em giros mais baixos mesmo em turbinas com maiores dimensões se comparado a conjuntos monofluxo. Outro importante ganho é na diminuição da temperatura nas câmaras de combustão, com uma melhor lavagem dos cilindros e de quebra, a diminuição de um dos maiores vilões dos motores turbo comprimidos, o temido back pressure, que é a contrapressão no escape.

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Para comprovar na prática os benefícios do uso de coletor e turbina pulsativos, a SPA Turbo foi até Limeira, cidade do interior de SP onde fica localizada a oficina Rápidos, e passou no dinamômetro um Golf GTi com diversos upgrades. Equipado com um coletor de escape monofluxo SPA TMA03 e turbo Garret GT3071R com carcaça quente .63 também monofluxo, o motor 1.8 rendeu 455.2 cv. Após a substituição do coletor de escape por um SPA TMA05 duplo fluxo a carcaça quente da turbina foi substituída por uma SPA .70 pulsativa e outra passada no dinamômetro foi realizada nas mesmas condições e o resultado só confirmou as expectativas: 473.9 cv. O chefe de engenharia de produtos da SPA Turbo Fabio Felix Pascoal, nos conta um pouco sobre os resultados do teste: “Estávamos confiantes sobre os ganhos com o conjunto pulsativo, mas o resultado foi ainda mais surpreendente. Em alta rotação o ganho de potencia já era esperado, principalmente pelo aumento do tamanho da carcaça quente, mas além do ganho, a potência máxima foi atingida mais cedo. Mas o mais interessante foi o resultado em baixas rotações, que ultrapassou os 35 cv em determinadas rotações, sendo que a turbina acordou mais cedo, o que em um carro de rua faz muita diferença”.

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Este teste desmistifica a lenda de que conjuntos pulsativos só devem ser utilizadas em turbinas gigantes ou em carros de competição, e mostra que os ganhos que esta aplicação trazem estão ao alcance de qualquer entusiasta da alta performance.

Conheça mais sobre o coletor TMA05 clicando AQUI.

Acesse AQUI e confira as opções de caixas quentes monofluxo e pulsativas.

Nova SPA509C no Festival Força Livre de Arrancada

O DES #388 do piloto Sidney dos Santos Junior, equipe Bimba Preparações, que possui toda a configuração mecânica de um Turbo C, mas ao invés de um carburador, que é obrigatório na categoria de entrada dos tração dianteira turbo, Sidney utiliza injeção eletrônica e o lançamento da SPA: a nova Turbina SPA 509C, com o novo eixo de 9 pás, ficou com a 8ª colocação entre 33 carros durante o 22º Festival Força Livre de Arrancada.

A SPA509 nasceu de estudos de tecnologia e engenharia, que resultaram em diversas variações desenho de eixos e rotores do turbocompressor, que foram desenvolvidos com exaustivos testes de desempenho, realizados em nossos dinamômetros e aplicados em carros de rua e pista de nossos parceiros para garantir sua eficiência.

O novo design exclusivo aliado a combinação de 9 pás no rotor da turbina, foi capaz de oferecer um substancial aumento de potencia e menor contra pressão no escape sem perder a “pegada” do turbo em baixas rotações, quando comparado aos nossos concorrentes, com eixo e rotores com dimensões idênticas, mas com desenhos mais antigos.

A SPA509 chega para oferecer um desempenho inigualável comparado aos concorrentes do mercado, maior eficiência, menor turbo lag. Conheça mais sobre essa novidade clicando AQUI.

Em testes no dinamômetro vieram nada menos que 446cv com 1,9 bar de pressão no motor do DES #388.

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Comando de válvulas para Fivetech no dinamômetro

O Fiat Marea chegou ao Brasil em 1998 nas versões sedã e perua (Weekend) para substituir o Tempra. Com um design bastante moderno e diversos equipamentos e acessórios avançados para a época e em sintonia com os modelos vendido na Europa, em pouco tempo se tornou o carro dos sonhos de muitos. Com esse novo modelo, veio o motor 5 cilindros em linha, comercialmente chamado de Fivetech. Desenvolvido em pareceria com a Lancia e construído com cabeçote e cárter de alumínio, duplo comando com quatro válvulas por cilindro, comando de admissão com tempo de abertura variável e versões de 2.0 litros aspirado (142cv), turbo (182cv) e 2.4L aspirada (160cv), sendo que este último equipou também o Fiat Stilo Abarth, gerando 167 cv neste modelo. Por tratar-se de um motor com características peculiares, o Fivetech exige mais atenção do que em relação a maioria dos 4 cilindros comuns. A formação de borra de óleo (carbonização) nas galerias de lubrificação do motor, geralmente causada devido ao não respeito aos prazos de troca do óleo/filtros ou a utilização de óleos com especificações ou qualidade fora de acordo com o recomendado são as causas mais comuns de problemas sérios – que podem exigir a retífica completa do propulsor, causando um belo estrago no bolso dos proprietários de Marea, o que gerou uma má reputação do modelo quanto a confiabilidade mecânica.


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Mas existem diversos entusiastas que, sabendo do enorme potencial do motor Fiat 5 cilindros em linha, investem muito tempo e dinheiro desenvolvendo preparações de respeito para o motor Fivetech, chegando a atingir mais de 600 cv para utilização na rua! De olho nesse mercado, a tradicional SPA Turbo desenvolveu um comando de válvulas para alta performance especial para os motores 5 cilindros, seja 2.0 ou 2.4, aspirado ou turbo para utilização em carros de rua, priorizando os ganhos de desempenho sem aumento da rotação de marcha lenta ou outros inconvenientes de comandos de alta performance. Fabio Felix Pascoal, chefe de engenharia de produtos da SPA Turbo nos conta como foi o processo de desenvolvimento do novo produto: “O mercado brasileiro é carente desse tipo de produto e resolvemos ajudar a galera que curte outro tipo de motor que não seja o bom e velho VW AP. Foram quase dois anos de testes de materiais, temperas, forjas… Além de exaustivos testes em dinamômetro elétrico e em carros utilizados diariamente até chegar no produto final. Não podemos deixar de lembrar dos aficionados da marca que estiveram o tempo todo nos dando sugestões e fazendo pedidos para que o produto pudesse atender satisfatoriamente o publico street. Uma galera que ajudou bastante foi a do Clube do Marea, o maior grupo de fãs do modelo do Brasil.” Produzido em aço forjado, os comando possuem as seguintes especificações: 260° de duração, 10mm de levante, 103° de lobe center na admissão e 252° de duração, 9mm de levante, 113° de lobe center no escape. Para quem está acostumado com comandos com graduações próximas aos 300° pode achar pouco, mas para tirar a dúvida a SPA Turbo levou um Marea 2.0 20V Turbo com alguns upgrades, como turbina Master Power F2 com 1.4 bar de pressão e os devidos acertos eletrônicos. Com esta configuração o motor rendeu 275,7hp de potencia, enquanto com o novo comando SPA e alguns acertos realizados no mapa de combustível e ignição o resultado foi de 342,4hp no dinamômetro de rolo da Cavalo de Troia, uma diferença de 66,7hp. Já o resultado do ganho de torque foi ainda mais expressivo: de 32kgfm com o comando original para 40,3kgfm, um ganho 8,3kgfm em todas faixas de rotações com apenas algumas horas de trabalho, pois utiliza-se as ferramentas originais para enquadramento do comando e um investimento bastante em conta se comparado as peças encontradas no exterior para este motor. O ganho de potência, é claro, foi bastante interessante, mas o aumento de torque foi o que mais chamou a atenção, inclusive de Ricardo “Sadam” Bertelli, proprietário do Marea Weekend usado no teste: “Esperava algum ganho, mas o que vi aqui foi uma grande mudança no comportamento do carro. O ganho de torque deixou a condução do carro ainda mais prazerosa e esportiva na cidade, isso sem alterar muito o consumo de combustível e mantendo a marcha lenta original, e a potência maior deixa a grudada no banco muito mais interessante”.

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Confira o vídeo do teste:

Este teste comprova que o Fivetech, assim como diversos outros motores considerados “bombas”, se tratados com a devida seriedade e profissionalismo necessários pelos proprietários, preparadores e fabricantes de peças, podem mostrar resultados altamente satisfatórios.

Conheça mais sobre o produto clicando NESTE LINK

Texto: Vinicius Fonseca

Fotos: SPA Turbo

Matéria publicada na edição #19 da revista Tech Speed

Teste na pista do novo cabeçote SPA Turbo X-Flow

A SPA Turbo mais uma vez inova o mundo da alta performance e está  prestes a lançar no mercado um produto exclusivo. Após anos de projeto e desenvolvimento junto aos melhores e mais conceituados preparadores de cabeçote do Brasil (Paula Faria, Stumpf Cabeçotes, Dudu Cabeçotes, Auto Plus, Ruan Ibanez JIG Motores, VRC Cabeçotes, Elísio Casado Competições, Peninha Street, Troyano Heads…), além de testes em dinamômetro de bancada e banco de fluxo, nasceu o cabeçote SPA X-Flow para motor VW AP.

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Em parceria com a conceituada oficina paulista WMS Motorsport, do preparador Alisson Maiello, o novo cabeçote SPA X-Flow foi instalado no Gol quadrado do piloto Hércules Saran que compete em diversas provas, como o Drag Race em Interlagos. Em sua estreia, o cabeçote SPA X-Flow surpreendeu e mesmo com apenas 3 puxadas o piloto bateu seu recorde pessoal com o tempo de 7s0, conquistando a 1ª colocação no primeiro 1º Drag Racing Day  realizado em Piracicaba (veja vídeo). Alisson nos conta as impressões do novo cabeçote: “Andamos com baixa pressão de turbo, apenas 1,6 kg e mesmo com uma turbina grande (GTX4294R) para um 8V, o desempenho surpreendeu  esse tempo deve baixar muito mais”.

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Ainda esse mês, o carro será levado para o dinamômetro de rolo para mais testes e comparações. Fique ligado em nosso blog, pois em breve teremos mais novidades a respeito deste lançamento que promete revolucionar o mercado da alta performance.

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Além do cabeçote SPA X-Flow, o Gol de Hércules também utiliza os seguintes componentes SPA Turbo:

Pistões forjados SPA Super A

Bielas forjadas SPA Super A

Prisioneiros de cabeçote SPA

Capa de turbina SPA Prime Series

Fita térmica SPA Titanium

Comando de válvulas SPA

O lançamento oficial do cabeçote SPA X-Flow está previsto para 2016.

Como funciona um kit turbo?

Um pouco da história do Turbocompressor

A conversão de motores originais de fábrica para motores turbinados é, hoje, uma das mais procuradas preparações de motor para veículos de rua. A principal razão disso é o fato de que essa conversão tem o melhor custo – beneficio se comparada a outros tipos de preparação, por isso a procura vem aumentando dia a dia.

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Tudo começou em 1905. Observando algumas regras básicas da dinâmica gasosa, o Dr. Alfred J. Buchia, na Suiça, desenvolveu os primeiros estudos sobre o turbocompressor.

Mas somente de 1909 a 1912 surgiram no mundo os primeiros motores equipados com turbo. Existem registros indicativos de que em 1910, numa corrida realizada na Flórida, o vencedor foi um carro de passeio de 6 cilindros, cujo motor era equipado com um supercompressor. Porém os estudos do Dr. Buchia, considerados muito avançados para a época, ficaram em compasso de espera por 18 anos.

Nas décadas de 30 e 40, as pesquisas do Dr. Buchia foram retomadas e passaram a ser aperfeiçoadas, pois existiam muitos problemas a serem solucionados. O objetivo era fazer com que a produção de turbocompressores passasse a ter economia de escala. Isto ocorreu primeiramente na Europa e depois nos E.U.A. Na segunda grande guerra, a General Eletric desenvolveu os turbocompressores para aplicação em aviões militares, dando ao sistema o status de importante recurso para a aviação de guerra. Atualmente, os turbos são utilizados em automóveis, caminhões, ônibus, equipamentos de agricultura, embarcações, aeronaves e têm muitas outras aplicações para transformação de energia.

Até há pouco tempo, a estrutura utilizada em carros turbo alimentados dificultava seu funcionamento em baixas rotações além da partida a frio. Isso porque o sistema utilizado era instalar o carburador na admissão da turbina, dificultando a passagem de combustível no momento da partida do motor e inviabilizando sua instalação para uso nas ruas. Para sanar este problema, foram feitas novas adaptações. Assim, o carburador passou a ser instalado após a turbina sanando o problema e permitindo o aumento da procura pela instalação de turbos.

 

Vantagens do Turbo Compressor

As vantagens da preparação que se utiliza de turbocompressores ficam por conta do aumento do torque disponível e do grande aumento de potência produzido pelo turbo. Outra vantagem do turbo é que torque e potência máximos são obtidos em regimes próximos aos do motor original, ao contrário da preparação aspirada.

A preparação turbo é indicada principalmente em motores de baixa cilindrada, como os de 1.000 cm3, pois eleva o torque disponível em praticamente todos os regimes, desde que a turbina utilizada tenha sido corretamente escolhida para este fim. Turbinas muito grandes fazem com que seu funcionamento efetivo seja sentido em rotações mais altas, enquanto as menores entram em ação mais cedo: neste caso o motor se comporta como se tivesse maior cilindrada, sobretudo por causa do torque disponível em baixos giros.

 

Como Funciona e Como é instalado o Turbocompressor

O turbocompressor pode ser instalado na maioria dos veículos (há raras exceções), podem ter sua pressão variando entre 0,5 e 0,7 bar (recomendado para carros de rua que tem uso rotineiro) e de 1,5 até 3,0 bar de pressão (preparação “andadera”) para carros que possuem uma preparação boa para suportar toda essa “cavalaria”. Normalmente são carros que já possuem cilindrada maior ou que já possuem outras preparações.

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O turbo é um recurso que pode ser usado para tirar proveito de uma energia que seria desperdiçada. É um engano comum achar que a metade de escape do turbo (metade quente) é acionada unicamente pela energia cinética da exaustão batendo contra ele (como segurar um cata-vento de criança atrás do cano de descarga). Mesmo que a energia cinética do fluxo do escapamento realmente contribua para o trabalho do turbo, a grande maioria da energia transferida vem de uma fonte diferente. Tenha em mente a relação entre calor, volume e pressão quando falamos de gases. Alto calor, alta pressão, e baixo volume são todos estados de alta energia ; já baixo calor, baixa pressão, e grande volume são estados de baixa energia . Então nosso pulso de exaustão de gás sai do cilindro em alta temperatura e alta pressão. Ele se mistura aos outros pulsos de exaustão e chega na entrada do turbo – um espaço muito pequeno. Neste ponto, temos altíssima pressão e altíssimo calor, portanto nosso gás tem um altíssimo nível de energia. Quando ele passa pelo difusor e para dentro do corpo da turbina, vai de um lugar apertado para um lugar espaçoso. Assim, ele se expande, esfria, desacelera e libera toda a energia contra as pás da turbina, fazendo-a rodar. Pronto! Acabamos de recuperar alguma energia do calor do escapamento, que de outra forma teria sido perdida. Este é um efeito mensurável: coloque um termômetro na entrada e saída do turbo e você verá a tremenda diferença na temperatura. Mas o que isto significa de verdade? A princípio, a quantidade de trabalho que pode ser realizado através de uma turbina de escapamento é determinada pela diferença de pressão na entrada e saída (aumente a pressão na entrada do turbo, diminua a pressão na saída, ou faça os dois, e você tem mais potência). Pressão é calor, calor é pressão. Aumentar a pressão na entrada é possível, mas difícil. Diminuir a pressão na saída é fácil – simplesmente coloque um escapamento maior, sem resistências. É comum ouvir de pessoas que instalaram em seus veículos escapamentos esportivos o seguinte comentário: “meu turbo acelera mais rápido agora”. Sim, isto porque baixando a pressão na saída, você aumenta a diferença de pressão e então o gás poderá expandir-se mais gerando mais energia. Esta energia gira as pás do turbo mais rapidamente. Não pense então que quem troca o escapamento de um carro o faz pelo barulho. Existem escapamentos esportivos tão silenciosos quanto o original. Só são menos restritivos.

Falamos sobre o “lado quente”, do escapamento. Mas o turbo possui também um “lado frio”, o lado do compressor. Vimos o que é um turbo, como a turbina do escapamento (lado quente) funciona, e agora nos voltamos para o lado do compressor do turbo. Se você conseguiu produzir trabalho a partir da expansão de um gás via turbina, pode-se imaginar que você pode comprimir um gás acionando o eixo da turbina com uma fonte de energia. Em outras palavras, o lado compressor é simplesmente o lado da turbina rodando invertido. Exatamente as mesmas leis se aplicam aí, só que agora ao contrário: pegamos um gás de baixa pressão, baixa temperatura trabalhamos sobre ele com as pás do compressor, e obtemos um gás de alta pressão, alta temperatura. Este aumento de temperatura é indesejado e vai nos trazer problemas mais tarde, mas logo falaremos sobre isso (Intercooler). Apesar do lado da turbina e o lado do compressor serem essencialmente semelhantes, eles não são exatamente iguais, e o motivo disso está relacionado à química da combustão. Um determinado volume de ar vai queimar uma exata quantidade de combustível, numa proporção de ar:combustível de aprox. 14:1. O volume de exaustão produzido é muito maior do que o volume de ar usado para criá-lo e a pressão resultante é muito maior do que a pressão de entrada poderá ser; por isso o desenho da roda e compartimento são completamente diferentes. O que nos leva ao projeto da turbina/compressor.As turbinas são impressionantes. Elas são leves, e MUITO eficientes, mas tendem a sofrer com variações de RPM. Assim, uma turbina/compressor é muito eficiente numa certa capacidade de RPM/fluxo, mas se você varia demais o RPM do eixo, a eficiência diminui. Acelere demais, e as lâminas da turbina cavitam e sofrem um “stall” aerodinâmico; resultado: o fluxo cai. Muito devagar, as lâminas não estão “mordendo” ar suficiente e o fluxo também cai. Veja este exemplo. O Tanque M1A1 Abrams pesa perto de 55 toneladas, muitas das quais em blindagem. (Aço e Urânio) Ele possui um motor turbo que produz 1800 HP medidos nas rodas… hmmm, esteiras, o que é suficiente para mover o monstro a uns 120 Km/h . A turbina é fantasticamente pequena, e pesa entre 150 a 200 Kg . Comparada ao peso do tanque, parece nem existir. Entretanto, o desenho da turbina foi otimizado para trabalhar em “PNF” (“Pé No Fundo”): Com PNF, a turbina tem consumo de gasolina equivalente a um diesel na mesma potência, mas na lenta, a eficiência da turbina cai ao ponto de o consumo (por minuto de funcionamento) ser **maior** na lenta do que com PNF!!! As turbinas são fantásticos geradores de potência para veículos que funcionam num RPM constante todo tempo – como tanques, barcos, aviões, IndyCarss, etc. Para veículos que freqüentemente variam de rotação, elas exigem alguns acessórios, descritos mais adiante (BOV, Wastegate). Isto também explica porque o turbo do Mitsubishi Eclipse 2G tem o diâmetro menor do que os 1G. Foi recalculado para acelerar a ventoinha mais rapidamente, atingindo a rotação (e pressão) de trabalho mais cedo (acreditando-se que o turbo será usado na faixa de giro do motor de 2000 a 4500 RPM). Se você pretende usar o turbo numa faixa mais alta, digamos entre 2000 e 5300, o turbo maior do 1G estará melhor dimensionado. Isto falando do giro ideal, pois é óbvio que mesmo acima desta faixa o turbo ainda está ajudando.

Intercooler

Uma dúvida muito freqüente se refere à utilização do intercooler e ou aftercooler. Aí vão algumas dicas e instruções. O intercooler é usado antes da turbina e o aftercooler é usado entre a turbina e o coletor de admissão. Os inter/aftercooler devem ser usados em motores turbo de alto desempenho, mas para motores com pressões até 0,8 quilo, principalmente a álcool, é um luxo desnecessário, porque o ar não aquece tanto assim (você pode fazer esta medição).

Um bom inter/aftercooler deve baixar a temperatura do ar em pelo menos 20 graus centígrados, e sua eficiência na pressão de trabalho é medida colocando-se um medidor diferencial entre entrada e saída, ou um medidor de pressão na entrada e outro na saída: essa diferença de pressões deveria ser zero, mas é muito difícil chegar nesta condição.

Válvulas Wastegate

Trata-se da válvula responsável pelo controle de pressão da turbina e existem 4 tipos de válvulas wastegaste.

Quando a pressão é alta demais, essa válvula direciona parte dos gases de escape para fora da turbina, reduzindo a velocidade do rotor. Algumas turbinas já trazem essa válvula acoplada.

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Blow off

A válvula Blow off evita que alguns componentes sejam forçados com a pressão do turbo. Sem essa válvula, quando a borboleta do carburador ou a injeção se fecha, o ar produzido pela turbina não tem pra onde ir, forçando o eixo do carburador ou o corpo da injeção. Com a blow-off instalada, o ar que anteriormente causava danos vaza,eliminando o problema.

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Válvula de Prioridade

Tem a mesma função da blow-off, porém produz o som cracterístico do motores turbo convertidos: o “espirro”. É a preferida pelos que  gostam de “espirrar” nas trocas de marcha. Fica geralmente instalada na tampa de pressurização.

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Válvula Pop Off

Essa é uma válvula de alivio diferente da wastegate : quando ela abre, limita a pressão da turbina.

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O coletor

O coletor do turbo deve ter uma geometria adequada. Revestir o coletor de escapamento, a parte quente do turbo e a parte inicial do escapamento em manta de amianto ajuda também a manter o cofre do motor e a parte fria do turbo — o compressor – com temperatura mais baixa.

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Perguntas frequentes sobre Turbo

Todo carro pode receber um kit de turbo?

Sim. Salvo raras exceções, qualquer veículo pode ser turbinado. Os kits turbo contam com um coletor de escapamento que é feito sob medida, respeitando todos os outros componentes do motor, como alternador, compressor de ar condicionado, entre outros. Não há restrições quanto a injeção eletrônica de combustível.

Qual a durabilidade de um motor turbinado?

Se a estrutura do motor for respeitada e a pressão utilizada for compatível (entre 0,4 e 0,6 bar mantendo-se o combustível original) a vida útil não é alterada e o risco de quebra está afastado. É importante lembrar que o motor tem a mesma durabilidade de um motor naturalmente aspirado, que consiste em: uso, manutenção e combustível de boa qualidade. Existem relatos de veículos que rodaram mais de 100.000km com turbo, e rodam até hoje. O maior responsável pela durabilidade de um motor turbinado é o usuário.

É preciso abrir o motor ou trocar o combustível original para turbinar um carro?

Não é necessário abrir o motor nem trocar o combustível original para turbinar um carro. Este procedimento só é necessário, na grande maioria dos motores, quando a pressão do turbo excede a 0,5 bar.

Qual é a pressão ideal para se utilizar no turbo e qual é o ganho de potência?

A pressão ideal e recomendada para a maioria dos motores é de 0,5 bar que proporciona em torno de 50% a mais de potência.

Existe seguro para carros turbo?

Sim. Veículos com turbo adaptados podem estar cobertos sem restrições. Existem companhias que aceitam esse tipo de seguro. Um bom corretor de seguros pode resolver isso.

A instalação de turbo é proibida por lei?

A lei proíbe a instalação de equipamentos e acessórios que alterem as características técnicas do veículo e o turbo, desde que utilize o combustível original e atenda às Leis de Emissões de Poluentes e de Segurança, pode ser legalizado junto ao DETRAN. Para tanto, são necessárias as Notas Fiscais de Instalação e as Notas Fiscais do Kit Turbo.