VTG

Turbos de geometría variable

En los turbos comunes, a bajas revoluciones del motor no hay impulso para el rodete de la turbina, el motor entonces se comporta como si fuera atmosférico.
No hay suficientes gases de escape para mover la turbina. Para solucionar este fenómeno se recurre a un turbo de bajo soplado que permite comprimir a bajas revoluciones.
También presenta inconvenientes, porque a elevadas revoluciones este tipo de turbo especial no hace su trabajo eficientemente, no tiene la capacidad para comprimir lo necesario. Lo que se obtiene en las bajas RPM se pierde en las altas.
Bscando una solución a ese otro problema se ha implementado un sistema para lograr eficiencia a bajas y altas revoluciones, son los "Turbos de Geometría Variable" VTG en inglés. Utilizan un plato o corona en el que se montan "alabes móviles" que pueden orientarse al mismo tiempo en un ángulo mediante un mecanismo a varilla y palancas empujado por una cápsula neumática como la utilizada en la válvula wastegate.
Entonces, para lograr la máxima compresión de aire a bajas revoluciones del motor deben cerrarse las paletas o alabes para que disminuyan la sección entre ellos, así aumenta la velocidad de los gases de escape que inciden con fuerza mayor sobre las paletas del rodete de la turbina, a menor sección > mayor velocidad.
A medida que el motor aumenta las RPM y se incrementa la presión de soplado en el colector de admisión, lo detecta la cápsula neumática por medio de un tubo conectado al colector de admisión y lo convierte en movimiento el que empuja el mando de los alabes para que se abran y se disminuye la velocidad de los gases que intentan pasar, al ofrecer mayor resistencia, a mayor sección > menor velocidad.
Los alabes o paletas van insertados sobre una corona y se pueden regular con un vástago roscado de unión a la cápsula neumática para que se abran antes o depués. Cuando los alabes están completamente abiertos indican que hay una avería porque la máxima inclinación es para emergencia.
Entre las principales posiciones que adoptan los alabes, tenemos:
1) Posición cerrada que apenas deja espacio para el paso de los gases: es para cuando el motor gira a bajas revoluciones por minuto, de tal modo se optimizan los pocos gases a baja velocidad y se logra mejor rotación de la turbina. Se aceleran los gases de escape por pasar en un espacio estrecho, así se produce más fuerza sobre los alabes, el motor tendrá mejor respuesta al acelerar el conductor.
2) Posición abierta: corresponde a la actividad del motor a medias revoluciones, circunstancia de marcha normal, es una posición semejante a la de un turbo normal. Las paletas se ubican en un punto intermedio y eso no interfiere con el paso de los gases, no varía la velocidad de la turbina.
3) Posición muy abierta de las paletas: es cuando el motor gira a altas revoluciones, entonces los gases de escape entran a gran velocidad en el turbo haciendo girar muy rápido la turbina. En esta posición muy abierta, los alabes frenan el paso del aire y la turbina gira a menor velocidad relativa. Los alabes aquí funcionan como las válvulas wastegate de los turbos convencionales. Hay alta presión en el colector de admisión. Los Turbos VTG no usan válvula wastegate.
Este funcionamiento es teórico para el Turbo VTG porque el control de la cápsula manométrica igual que en los modernos turbos se hace mediante un sistema electrónico encargado de regular la presión que alcanza a la válvula manométrica en los Turbos VTG y a la válvula wastegate de los turbos comunes, en todos los grados de funcionamiento del motor y además evaluando otros factores como la temperatura del aire de admisión, la presión atmosférica sobre el nivel del mar y las variaciones que imprime el conductor.
Los Turbos de Geometría Variable tienen ventajas por su funcionamiento progresivo en el motor sobrealimentado. Comparados con los primeros turbos que pegaban un salto grande de potencia entre bajas y altas RPM, estos no tienen comportamiento brusco y logra una curva de potencia progresiva con cantidad de par desde bajas vueltas y mantiene su efecto en una gama amplia de velocidades del motor.
Sin duda es un sistema más complicado y es más caro en comparación al turbo común. Requiere de aceites de alta calidad y de cambios frecuentes del aceite de lubricación.
Por el momento el VTG se puede utilizar en motores diesel porque en los motores de gasolina la temperatura alcanzada por los gases es muy elevada, unos 200 a 300 ºC más y eso es algo no apropiado para el Turbo de Geometría Variable.
Con los sistemas electrónicos para controlar la presión del turbo en motores de gasolina y en los diesel, no queda para la válvula wastegate la regulación de la presión, las altas temperaturas afectan el muelle y la membrana que se deforman y desgastan.

TURBO DE GEOMETRÍA VARIABLE