Artículos Técnicos
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Importancia del volumen del aire dentro de la cámara de explosión

SISTEMA BANG-BANG PARA MINORAR EL LAG

Este post servirá para explicar a los usuarios de deportes en altitud que pueden tener problemas a la hora de desplazarse en altitudes o incluso en su práctica. Todos los conductores de vehículos motorizados que hemos subido a altitudes elevadas hemos notado cierto ahogamiento o mal funcionamiento en nuestro motor, ¿Por qué le pasa esto si mi coche es nuevo?

Nosotros habitamos la troposfera una capa en la que conviven muchos gases los cuales permiten que los motores de combustión interna detonen y nos permitan el movimiento del automóvil o motocicleta.

El problema es que uno de estos gases en concreto el oxígeno es vital en la mezcla de aire-combustible que produce la detonación y dependiendo de la altitud en la que estemos esta riqueza de oxigeno será mayor o menor; por ejemplo los centros de alto rendimiento deportivo están en grandes altitudes ¿Por qué? Cuanto menor sea el aire mejor será la preparación del deportista.

La potencia del motor se verá disminuida debido a la reducción del volumen de oxígeno, además la presión también es importante ya que cuanto mayor ascenso menor presión habrá y por tanto más difícil será la admisión.

¿Y si la admisión es con turbo también ocurriría este problema?

Primero definiremos lo que es un turbo o turbocompresor como seria su nombre más formal, este dispositivo es un sistema de sobrealimentación que utiliza una turbina centrifuga que comprime gases a través de un eje coaxial. Este sistema es muy beneficioso en motores diésel ya que al necesitar una explosión para producir la combustión este sistema nos ayudaría, dicho sistema no sería tan beneficioso en motores gasolina. El turbocompresor emplea la energía de los gases quemados que salen por el colector de escape para hacer girar una turbina. Esta turbina está asociada a otra turbina, que comprime el aire que entra en la admisión del motor.

El turbo no tiene por qué sufrir más pero si el motor en el que está instalado. El turbo aumenta la presión del aire en el colector de admisión para que el usuario disponga del volumen de oxigeno necesario a la mezcla, el problema es que también se aumenta la presión dentro de las cámaras de compresión y esto a la larga nos puede producir daños en la estructura interna del motor.

¿Entonces un motor con turbo sufre más que un atmosférico en cotas altas?

No! El atmosférico al no tener turbo le afecta mucho el oxígeno en la mezcla siendo esta pobre de oxígeno y perdiendo potencia. La diferencia es que el turbo aunque dañe el motor sí que permite rodar sin problemas o por lo menos con menos problemas que el atmosférico.

Vale, ya nos queda clara la importancia del oxígeno en los motores pero… cuando vemos los coches de rallye WRC siempre se menciona un sistema LAG ¿Qué es esto?

Es un sistema de optimización, ya que cuando utilizamos un motor sobrealimentado la respuesta al acelerador a fondo no siempre se traduce en más velocidad sino en más par motor hasta que los gases de escape se aceleran. Ya podemos ver el problema, hay un tiempo entre la demanda de potencia y recibir esa potencia, esto se denomina LAG; las turbinas del turbocompresor poseen un peso bastante alto y en términos cinemáticos acelerarlas o frenarlas no es tan fácil como podemos pensar ni tampoco tan rápido.

Resumiendo el conductor se sienta en su habitáculo, arranca el coche, y pisa el acelerador, esto provoca una abertura en las mariposas del acelerador produciendo un incremento en la cantidad aire-combustible que entra en el motor. Si tenemos mayor cantidad de esos fluidos esto produce un incremento en los gases de escape y un aumento en la energía de estos gases que accionaran la turbina del turbocompresor que nos transmite más potencia a la turbina encargada del aire de admisión introduciéndolo con mayor potencia… produciendo una espiral que nos lleva a tener una mejor respuesta del motor.
Esto descrito anteriormente provoca que el piloto o conductor tenga que anticiparse en todo momento al camino y antes de ver la cuesta, haber pisado el acelerador, un gran quebradero de cabeza para las marcas automovilísticas del mundial de rallye porque anticiparse a las cosas cuando tienes niebla delante no es tan fácil.

Al principio de la construcción de motores turboalimentados se utilizaron varias soluciones, turbocompresores con dobles entradas, turbocompresores de geometría variable… hasta que se introdujo el sistema “BANG-BANG” o sistema antilag que nos elimina el tiempo de respuesta.

¿Qué es el BANG BANG?

Este sistema lo que nos permite es que al soltar el acelerador el aire comprimido de la turbina de admisión se arroja directamente al colector de escape mientras tanto la mariposa de admisión sigue abierta a pesar de que el conductor haya dejado de pisar a fondo el acelerador. En este punto comienza a jugar la electrónica que retrasa al máximo el encendido de la bujía de esta manera el fuego se prende una vez el embolo del motor está en carrera de expansión, además esos gases se mezclan con aire a alta presión que llega hasta el colector de escape desde la turbina de admisión.

En definitiva tenemos algo parecido a una turbina térmica como la empleada en los aviones, obteniendo una reducción del LAG hasta el punto de llegar a ser imperceptible por el piloto.

Entonces en breve los automóviles para la calle llevaran un sistema parecido a este, ¿No?

Este sistema tiene varias apreciaciones que nos impiden montarlo para el uso civil:

  1. Al seguir consumiendo combustible una vez el motor esta en retención produce unos consumos muy elevados en el motor.
  2. Tenemos unos gases que se queman en el colector de escape y esto produce tensiones térmicas elevadas en el turbocompresor lo cual afecta a la fiabilidad.
  3. Obviamente la quema “no correcta” en el colector de escape produce una emisión de gases a la atmosfera muy elevada y poco eficiente.
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