Como Instalar un Turbocompresor

en un motor SD33 atmosférico

Me gustaría dejar claro desde el inicio que este documento está basado
en información compartida y recopilada de varios sitios, no todo en el es de mi
autoría.

Y los tópicos y soluciones aquí propuestas son meramente informativas,

cabiendo a cada uno de los lectores la responsabilidad de aplicar estas
técnicas o no en sus vehículos.

Normalmente los usuarios de vehículos TT con motores SD33, suelen

querer algo más de alegría en sus TT. Para eso se puede instalar en el motor
SD33 un Turbocompresor que sobrealimenta el sistema de admisión de aire
haciendo que el motor tenga un comportamiento mucho más alegre.

En primer lugar, me gustaría hacer una breve descripción sobre cómo

funciona un turbocompresor.

Tiene la particularidad de aprovechar la fuerza con la que salen los

gases de escape para impulsar una turbina colocada en la salida del colector
de escape, dicha turbina se une mediante un eje a un compresor.

El compresor esta colocado en la entrada del colector de admisión, con

el movimiento giratorio que le transmite la turbina a través del eje común, el
compresor eleva la presión del aire que entra a través del filtro y consigue que
mejore la alimentación del motor.

El turbo impulsado por los gases de escape alcanza velocidades por

encima de las 100.000 rpm, por tanto, hay que tener muy en cuenta el sistema
de engrase de los cojinetes donde apoya el eje común de los rodetes de la
turbina y el compresor. También hay que saber que las temperaturas a las que
se va ha estar sometido el turbo en su contacto con los gases de escape van a
ser muy elevadas (alrededor de 750 ºC).

Bien estas condiciones son suficientes para entender que la temperatura

de trabajo de un motor turbinado son superiores a las de un motor atmosférico
convencional.
 Esquema genérico del funcionamiento de un Turbocompresor

Ciclos de funcionamiento de un Turbo

• Funcionamiento a ralentí y carga parcial inferior: En estas condiciones el

rodete de la turbina de los gases de escape es impulsada por medio de
la baja energía de los gases de escape, y el aire fresco aspirado por los
cilindros no será precomprimido por la turbina del compresor, simple
aspiración del motor.

• Funcionamiento a carga parcial media: Cuando la presión en el colector

de aspiración (entre el turbo y los cilindros) se acerca la atmosférica, se
impulsa la rueda de la turbina a un régimen de revoluciones mas
elevado y el aire fresco aspirado por el rodete del compresor es
precomprimido y conducido hacia los cilindros bajo presión atmosférica o
ligeramente superior, actuando ya el turbo en su función de
sobrealimentación del motor.

• Funcionamiento a carga parcial superior y plena carga: En esta fase

continua aumentando la energía de los gases de escape sobre la turbina
del turbo y se alcanzara el valor máximo de presión en el colector de
admisión que debe ser limitada por un sistema de control (válvula de
descarga). En esta fase el aire fresco aspirado por el rodete del
compresor es comprimido a la máxima presión que no debe sobrepasar
los 1,0 bar en los turbos con régimen normal y 1,2 en picos de trabajo.

Como pudimos ver anteriormente el turbocompresor no rinde desde el inicio

de su puesta en rotación. Esto quiere decir que no todos los turbos son iguales.

Nos centraremos en un modelo de turbo en concreto (HT15 de la casa

Hitachi)
 Orden de colocación de los elementos

Aquí introducimos un nuevo elemento llamado Intercooler (en adelante IC).

Bien el IC es un elemento como un radiador, pero este para que se enfríe el
aire que entra en el motor.

Recordar que el IC trabaja sobre presión y por tanto todo el circuito debe
soportar la presión dada por el Turbo.

El aire frio es más denso por tanto en el mismo espacio cabe más Oxigeno,
imprescindible para una buena mezcla que es con lo que los motores trabajan.

Bien si trabajan con mezcla eso quiere también decir que sin combustible
(gasóleo) tampoco trabajan. Así que la mezcla aire y oxigeno debe ser
adecuada, Si lleva demasiado oxigeno será pobre y no rinde correctamente. Si
por otro lado tiene demasiado gasóleo, hará mucho humo negro y consumirá
demasiado combustible sin conseguir el efecto adecuado.

Bien al aplicar un turbo debemos saber que entrara aire más comprimido
por tanto para que la mezcla sea adecuada, deberemos también dar más
caudal de gasóleo.

Para que entiendan como está compuesto un turbo aquí quedan unos
croquis explicativos.
 Constitución de un turbocompresor

Los elementos principales que forman un turbo son el eje común (3) que
tiene en sus extremos los rodetes de la turbina (2) y el compresor (1) este
conjunto gira sobre los cojinetes de apoyo, los cuales han de trabajar en
condiciones extremas y que dependen necesariamente de un circuito de
engrase que los lubrica.
Por otra parte el turbo sufre una constante aceleración a medida que el
motor sube de revoluciones y como no hay límite alguno en el giro de la turbina
empujada por los gases de escape, la presión que alcanza el aire en el colector
de admisión sometido a la acción del compresor puede ser tal que sea más un
inconveniente que una ventaja a la hora de sobrealimentar el motor. Por lo
tanto se hace necesario el uso de un elemento que nos limite la presión en el
colector de admisión. Este elemento se llama válvula de descarga o válvula
wastegate (4).
 Regulación de la presión turbo
Para evitar el aumento excesivo de vueltas de la turbina y compresor como
consecuencia de una mayor presión de los gases a medida que se aumenten
las revoluciones del motor, se hace necesaria una válvula de seguridad
(también llamada: válvula de descarga o válvula "wastegate"). Esta válvula está
situada en derivación, y manda parte de los gases de escape directamente a la
salida del escape sin pasar por la turbina.

La válvula de descarga o wastegate esta formada por una cápsula sensible

a la presión compuesta por un muelle (3), una cámara de presión y un
diafragma o membrana (2). El lado opuesto del diafragma esta
permanentemente condicionado por la presión del colector de admisión al estar
conectado al mismo por un tubo (1). Cuando la presión del colector de
admisión supera el valor máximo de seguridad, desvía la membrana y
comprime el muelle de la válvula despegándola de su asiento. Los gases de
escape dejan de pasar entonces por la turbina del turbo (pasan por el bypass
(9)) hasta que la presión de alimentación desciende y la válvula se cierra.
 La presión máxima a la que puede trabajar con el turbo en este caso la
determina el fabricante y para el HT-15 está marcada por NISSAN en 0,5 Bar y
el tarado del muelle de la válvula de descarga esta así ajustado.

En este caso y por la experiencia ya conocida y comprobada, el HT-15

puede trabajar en el SD33 a una presión máxima de 1,2 bar en picos y 1,0 bar
en régimen.

La presión de fabrica será manipulada por nosotros para que

obtengamos unas mejores prestaciones del turbo instalado.

Aconsejo que el manómetro de presión del Turbo sea una de las

primeras cosas a instalar. (Este apartado lo veremos en otro capítulo)

Situación del Westgate

Ejemplo de modificación de la presión de soplado del turbo

Para ello simplemente había que atornillar/desatornillar el vástago (2) del

actuador de la wastegate (4). Cuanto más corto sea el vástago, más presión se
necesita para abrir la wastegate, y por consiguiente hay más presión de turbo.

Para realizar esta operación primero se quitaba el clip (1) que mantiene el
vástago (2) en el brazo de la válvula (5). Afloja la tuerca (3) manteniendo bien
sujeta la zona roscada (6) para que no gire y dañe la membrana del interior de
la wastegate, ahora ya se puede girar el vástago (usualmente tiene dado un
punto para evitar que la gente cambie el ajuste, así que hay que taládrarlo
antes de girarlo).
Tres vueltas en el sentido de las agujas del reloj deberían aumentar la presión
en 0.2 bar, pero es un asunto de ensayo y error. Cuando finalmente tengas la
presión de soplado deseada aprieta la tuerca y pon el clip.

Válvula de alivio o blowoff

Mientras que la válvula de descarga o wastegate es utilizada en todos los

turbocompresores, hay fabricantes que utilizan además, una válvula de alivio
para limitar sobrepresiones en el colector de admisión.
La válvula de alivio se encuentra entre el turbo y la mariposa de entrada de
la admisión (motores Otto). Se usa para liberar al exterior la sobrepresión
producida en el conducto de admisión cuando dejamos de acelerar o
efectuamos un cambio de marcha. Cuando dejamos de acelerar la mariposa se
cierra y se crea una sobrepresión en el conducto de admisión debido a la
inercia del rodete del turbo, es decir, que aunque levantemos el pie del
acelerador la turbina sigue girando. Entonces aquí es cuando actúa la válvula
de alivio, liberando la presión y evitando daños en la turbina y en los manguitos
de admisión.
 Las válvulas de alivio se pueden diferenciar por su funcionamiento y por su
manera de actuación.

Por su funcionamiento se pueden dividir en válvulas que expulsan a la

atmósfera parte de la sobrepresión en el colector de admisión, provocando el
característico silvido (psssss....). Después están las válvulas que en vez de
expulsar la sobrepresión a la atmósfera, lo devuelven a la entrada de la
admisión después del caudalimetro, haciendo recircular el aire sobrante.

Por otra parte podemos dividir las válvulas de alivio dependiendo de su

control a la hora de actuar, están las controladas mecánicamente y las
gestionadas por medio de un control electrónico a través de una electroválvula.

Tipos de válvulas:

• Blow-off (válvula de alivio): también llamada Blow Off Valve (BOV). La

presión sobrante sale al exterior del conducto de admisión (al vano
motor para ser más precisos). Cuando se cierra la mariposa, se crea una
presión mayor en el conducto que hay entre el turbocompresor y la
mariposa, esto hace que haya una gran diferencia de presiones entre la
admisión donde esta conectada la toma de vacío y el conducto antes
mencionado. La depresión creada en el colector de admisión hace que
se abra la válvula y deje escapar la presión sobrante a la atmósfera,
provocando un sonido muy característico (silbido) en los vehículos que
utilizan este sistema como puede ser algunos modelos de la marca
Subaru.
En algunos casos se denomina Blow-off Valve con recirculación, este
sistema seria igual al que se ve a continuación, por lo tanto puede llevar
a la confusión, los nombres que se dan a las válvulas de alivio.
• Bypass Valve: también conocida como Compressor Bypass Valve
(CBV). La sobrepresión sobrante en el colector de admisión, en este
caso, en vez de expulsarla a la atmósfera, se hace recircular otra vez
por el colector de admisión después del caudalimetro. Esta válvula
puede ir situada formando conjunto con el turbocompresor, también
puede ir situada junto con el intercooler como se puede ver en las
figuras siguientes:
 • Diverter Valve (DV): su funcionamiento es como la anterior (CBV) y en muchos casos
tambien se la denomina como válvula Blow-off, dependiendo del fabricante, Esta
válvula puede ir montada al aire sobre las canalizaciones de admisión del motor o
montada directamente sobre el turbocompresor, como se puede ver en las siguiente
figuras:

La marca BMW denomina a la válvula de alivio en sus motores como: Diverter

valve (blow-off).
Como ejemplo en la figura inferior tenemos el sistema de admisión del motor
BMW N54, biturbo gasolina, seis cilindros en linea, 3.0L
Otro ejemplo de la utilización de la válvula de alivio de la marca BMW, es la válvula Blow-off
eléctrica montada directamente sobre el turbocompresor.
Como ejemplo de funcionamiento de las válvulas limitadoras de presión tanto
en el escape como en la admisión podemos tomar como referencia el motor de
4 cilindros en linea, turboalimentado de 1,8 ltr. y 5 válvulas de Volkswagen.
A medida que aumenta el régimen del turbocompresor también aumenta la
presión de sobrealimentación. Para no poner en peligro la vida útil del motor se
procede a limitar la presión de sobrealimentación. Esta función corre a cargo de
la regulación de la presión de sobrealimentación por la válvula de descarga o
wastegate.
El control de recirculación de aire en deceleración impide que el
turbocompresor sea frenado innecesariamente al cerrar la mariposa de forma
repentina. Para esta función se utiliza una válvula de alivio o bypass
comandada neumaticamente a través de una electroválvula.

La unidad de control del motor se encarga de calcular la presión de

sobrealimentación teórica, tomando como base la demanda de par a realizar
por el motor.
Gestionando el tiempo de apertura de la electroválvula para limitación de la
presión de sobrealimentación N75, la unidad de control del motor regula la
magnitud de la presión de sobrealimentación.
Para la regulación se genera una presión de control compuesta por la
presión de sobrealimentación en la carcasa del compresor y la presión
atmosférica. Esta presión de control actúa en contra de la fuerza del muelle en
la válvula reguladora de la presión de sobrealimentación (caja membrana) y
abre o cierra correspondientemente la válvula de descarga en el
turbocompresor.
En estado sin corriente, la electroválvula N75 está cerrada y la presión de
sobrealimentación actúa directamente sobre la caja membrana. La válvula
reguladora de la presión de sobrealimentación ya abre al existir una leve
presión de sobrealimentación.

Para el caso de avería en la regulación, la presión máxima de

sobrealimentación se limita de esa forma a una presión de sobrealimentación
básica (presión de sobrealimentación controlada mecánicamente).
Al estar cerrada la válvula wastegate, aumenta la presión de
sobrealimentación. En la gama de regímenes bajos, el turbocompresor
suministra así la presión de sobrealimentación o bien la cantidad de aire
correspondientemente necesarias para la entrega de un par intenso.
En cuanto la presión de sobrealimentación ha alcanzado su valor calculado,
la válvula wastegate abre empujada mecánicamente y deja pasar una cierta
cantidad de gases de escape evadiendo la turbina. El régimen de revoluciones
de la turbina disminuye a raíz de ello y, con éste, también la presión de
sobrealimentación.

Si se cierra la válvula de mariposa se produce una presión acumulada en el

circuito del compresor, por seguir aplicada la presión de sobrealimentación. La
rueda de turbina experimenta una frenada intensa como consecuencia de ello.
Al volver a abrir la mariposa sería necesario acelerar nuevamente el
turbocompresor al régimen correspondiente.
Con el control de la recirculación de aire en deceleración se evita de esa
forma el “bache turbo“ que suele presentarse en su defecto. La válvula de
recirculación de aire es una versión de muelle y diafragma, de accionamiento
mecánico y control neumático.
El sistema de gestión Bosch Motronic 7.5 controla la válvula Bypass a
través de una electroválvula de recirculación de aire para el turbocompresor
(N249).
En combinación con el depósito de vacío se consigue que la válvula de
recirculación de aire (N249) trabaje independientemente de la presión reinante
en el colector de admisión.
Si se avería la válvula de recirculación de aire, la gestión se lleva a cabo por
medio del vacío generado por el motor detrás de la válvula de mariposa.

Temperatura de funcionamiento

Como se ve en la figura las temperaturas de funcionamiento en un turbo

son muy diferentes, teniendo en cuenta que la parte de los componentes que
están en contacto con los gases de escape pueden alcanzar temperaturas muy
altas (650 ºC), mientras que los que esta en contacto con el aire de aspiración
solo alcanzan 80 ºC.
Estas diferencias de temperatura concentrada en una misma pieza (eje
común) determinan valores de dilatación diferentes, lo que comporta las
dificultades a la hora del diseño de un turbo y la elección de los materiales que
soporten estas condiciones de trabajo adversas.
El turbo se refrigera en parte ademas de por el aceite de engrase, por el
aire de aspiración cediendo una determinada parte de su calor al aire que
fuerza a pasar por el rodete del compresor. Este calentamiento del aire no
resulta nada favorable para el motor, ya que no solo dilata el aire de admisión
de forma que le resta densidad y con ello riqueza en oxigeno, sino que,
además, un aire demasiado caliente en el interior del cilindro dificulta la
refrigeración de la cámara de combustión durante el barrido al entrar el aire a
una temperatura superior a la del propio refrigerante liquido.

Los motores de gasolina, en los cuales las temperaturas de los gases de

escape son entre 200 y 300ºC más altas que en los motores diesel, suelen ir
equipados con carcasas centrales refrigeradas por agua. Cuando el motor está
en funcionamiento, la carcasa central se integra en el circuito de refrigeración
del motor. Tras pararse el motor, el calor que queda se expulsa utilizando un
pequeño circuito de refrigeración que funciona mediante una bomba eléctrica
de agua controlada por un termostato. En un principio cuando se empezó la
aplicación de los turbocompresores a los motores de gasolina, no se tuvo en
cuenta la consecuencia de las altas temperaturas que se podían alcanzar en el
colector de escape y por lo tanto en el turbo que esta pegado a el como bien se
sabe. La consecuencia de esta imprevisión fue una cantidad considerable de
turbos carbonizados, cojinetes defectuosos y pistones destruidos por culpa de
la combustión detonante. Hoy en día los cárteres de los cojinetes de los
turbocompresores utilizados para sobrealimentar motores otto se refrigeran
exclusivamente con agua y se han desarrollado y se aplican materiales mas
resistentes al calor. Los fondos de los pistones de los motores turbo casi
siempre se refrigeran por medio de inyección de aceite. Con estas medidas se
han solucionado la mayor parte de los problemas que tienen los motores de
gasolina sobrealimentados por turbocompresor, eso si, siempre teniendo
presente que si por algún motivo la temperatura de escape sobrepasa durante
un tiempo prolongado el limite máximo de los 1000ºC el turbo podrá sufrir
daños.
 Intercooler

Para evitar el problema del aire calentado al pasar por el rodete compresor del
turbo, se han tenido que incorporar sistemas de enfriamiento del aire a partir
de intercambiadores de calor (intercooler). El intercooler es un radiador que es
enfriado por el aire que incide sobre el coche en su marcha normal. Por lo tanto
se trata de un intercambiador de calor aire/aire a diferencia del sistema de
refrigeración del motor que se trataría de un intercambiador aire/agua.
Con el intercooler (se consigue refrigerar el aire aproximadamente un 40%
desde 100°-105° hasta 60°- 65°). El resultado es una notable mejora de la
potencia y del par motor gracias al aumento de la masa de aire
(aproximadamente del 25% al 30%). Además se reduce el consumo y la
contaminación.
 En algunos casos para reducir las dimensiones del intercooler se recurre a
una refrigeración aire/agua, mucho mas efectiva, pero mas complicada, por lo
que implica la instalación de los manguitos de canalización del liquido
refrigerante y su posterior refrigeración.
 El engrase del turbo

Como el turbo esta sometido a altas temperaturas de funcionamiento, el

engrase de los cojinetes deslizantes es muy comprometido, por someterse el
aceite a altas temperaturas y desequilibrios dinámicos de los dos rodetes en
caso de que se le peguen restos de aceites o carbonillas a las paletas curvas
de los rodetes (alabes de los rodetes) que producirán vibraciones con distintas
frecuencias que entrando en resonancia pueden romper la película de engrase
lo que producirá microgripajes. Además el eje del turbo esta sometido en todo
momento a altos contrastes de temperaturas en donde el calor del extremo
caliente se transmite al lado mas frió lo que acentúa las exigencias de
lubricación porque se puede carbonizar el aceite, debiendose regularmente
revisar la limpieza de las tuberías de engrase.
Se recomienda después de una utilización severa del motor con recorridos
largos a altas velocidades, no parar inmediatamente el motor sino dejarlo
arrancado al ralentí un mínimo de 30 seg. para garantizar una lubricación y
refrigeración optima para cuando se vuelva arrancar de nuevo. El cojinete del
lado de la turbina puede calentarse extremadamente si el motor se apaga
inmediatamente después de un uso intensivo del motor. Teniendo en cuenta
que el aceite del motor arde a 221 ºC puede carbonizarse el turbo.
 Recomendaciones de mantenimiento y cuidado para los
turbocompresores
El turbocompresor está diseñado para durar lo mismo que el motor. No precisa
de mantenimiento especial; limitándose sus inspecciones a unas
comprobaciones periódicas. Para garantizar que la vida útil del turbocompresor
se corresponda con la del motor, deben cumplirse de forma estricta las
siguientes instrucciones de mantenimiento del motor que proporciona el
fabricante:

• Intervalos de cambio de aceite. Aceite recomendado por el fabricante y

sino uno de calidad contrastada.
• Mantenimiento del sistema de filtro de aceite
• Control de la presión de aceite
• Mantenimiento del sistema de filtro de aire

El 90% de todos los fallos que se producen en turbocompresores se debe a las

siguientes causas:

• Penetración de cuerpos extraños en la turbina o en el compresor

• Suciedad en el aceite
• Suministro de aceite poco adecuado (presión de aceite/sistema de filtro)
• Altas temperaturas de gases de escape (deficiencias en el sistema de
encendido/sistema de alimentación).
Estos fallos se pueden evitar con un mantenimiento frecuente. Cuando,
por ejemplo, se efectúe el mantenimiento del sistema de filtro de aire se
debe tener cuidado de que no se introduzcan fragmentos de material en
el turbocompresor.
 Después de toda la explicación de cómo funciona un turbo, vamos a montar
el HT-15 en un SD33.

Bien aquí tenemos un motor SD33 atmosférico. El colector de escape

sale hacia abajo y el de admisión hacia arriba.

La forma propuesta no es necesariamente la mejor, pero funciona bien y

está montada en muchos SD33 y está muy probada.

Consiste en dar la vuelta al coletor de escape hacia arriba para facilitar el

montaje del Turbo.

En esta foto se monta con una bomba des SD33 Turbo

 El HT-15 puede ser montado con la configuración propuesta por
ejemplo. Para tal será necesario construir los manguitos necesarios para
colocación del IC e salida par es escape.

Aquí se monta sin IC y sin la bomba del SD33Turbo

Como veis la configuración y colocación del turbo es exactamente igual.

 Donde coger el punto de engrase del bloque de SD33

En la parte lateral del bloque existe un tapon donde se puede coger el

engrase para el turbo.

La salida del aceite de engrase del turbo, debe de volver en línea recta
hacia el cárter. Podéis ver aquí en tubo verde y curva roja. El diámetro no debe
ser nunca menor a 18mm.

En esta foto el bloque esta taladrado para el retorno del aceite. Pero
también podéis taladrar el cárter y colocar una salida que será más fácil.
 Bien a todo esto como ya fue explicado antes, para que esto funciones
será necesario ajustar también la bomba inyectora para que la mezcla sea
buena.

Así que os dejo también una explicación de cómo ajustar el caudal de la

bomba.

Como aumentar de Gasóleo en la bomba KIKI que viene montada en los

SD33

Bien existen 2 versiones de esta bomba, una que viene instalada en los
motores SD33T con turbo y otra en los motores SD33 atmosféricos.

Estas versiones son prácticamente iguales en lo que dice respecto al ajuste del
caudal.

Bien, el la parte trasera de la bomba existe un tornillo con una tala tipo tuerca
larga.

Retirar esta tuerca y dentro estar un tornillo de destornillador plano. Bien si

apretamos este tornillo daremos más presión al diafragma y aumentaremos el
caudal máximo.

Este proceso debe realizarse con cuidado y por tanto dando máximo una vuelta
y probando en seguida. Repetir si fuera necesario.

El otro tonillo donde todos abusamos es el de caudal instantáneo y está en el

lateral de la bomba empujando una mariposa con muelle. En este podemos
tocarlo sin problemas, aflojar el tornillo, estaremos dando más caudal a la
bomba.
En este podemos abusar y según lo aflojamos, veremos como el motor es más
violento y echa por supuesto más humo negro al acelerar. (En la versión
atmosférica variara el ralentí, será necesario ajustarlo en el cable del
acelerador)

Bueno espero haber ayudado en algo, por lo menos en algunos tópicos.

Si me necesitáis ya sabéis donde estoy.

Pablo Sanchez