La creciente presión en cuanto a emisiones y consumos han hecho que vivamos un retorno a la era turbo que, realmente, nunca se tendría que haber olvidado. Y es que durante una década vivimos la aniquilación de los turbocompresores (los oscuros años noventa y principios de siglo) debido a la ausencia de mecanismos de control electrónico que permitieran bordear los desafíos que ofrecían en tiempos de respuesta al acelerador.
Pero con la electrónica como aliada, a día de hoy el mundo del automóvil está dominado ya por los turbocompresores, las bajas cilindradas y la (cancerígena) inyección directa de gasolina. De cara a los nuevos objetivos de emisión establecidos para 2020, lo que veremos es la irrupción de la hibridación en mayor o menor medida, en la práctica totalidad de los coches de gran volumen del mercado, para conseguir los objetivos de emisiones.
Lo más curioso de todo esto es la revolución que nos espera en el campo de los turbocompresores, que todavía están lejos de haber ofrecido todo lo que pueden para estirar la vida útil de los motores de combustión interna.
Ya te hemos comentado alguna vez cómo los fabricantes siguen preparándose para la introducción de los turbos mecatrónicos. La idea tras un turbocompresor mecatrónico es la de acoplar un motor eléctrico al turbo.
Ese motor eléctrico lo que hace es acelerar la turbina en periodos de baja carga de acelerador. Así, cuando pisamos a fondo, habrá aire comprimido disponible en el colector de admisión para que el motor tenga una respuesta inmediata y contundente, eliminando el «lag».
Pero de ahí no sale eficiencia energética, sino que simplemente se resta tiempo de espera y se gana respuesta al acelerador. Las ventajas vienen de otros aspectos.
El motor eléctrico acoplado al turbocompresor puede servir también de generador. Así, cuando ahuecamos el acelerador, la energía de los gases de escape, todavía acelerados, se aprovecha para generar electricidad en el turbo, relevándoles en la misión de comprimir aire de admisión.
Al mismo tiempo, la energía empleada para combatir el lag cuando se acelera el turbo se puede sacar de las baterías donde hemos almacenado antes energía que de otra manera se desaprovecharía.
Así funcionan los turbocompresores actuales de los Fórmula 1, y así, muy pronto, los veremos funcionar en los motores de producción. Actualmente varios proveedores tienen listos ya estos dispositivos para comercializarlos, y sólo faltan los detalles técnicos de última hornada para verlos implementados en un coche de calle.
Audi será la primera firma, si se cumplen los pronósticos prometidos por sus planes de lanzamiento de producto y nuevos motores, en lanzar un turbo mecatrónico, asistido por un motor-generador eléctrico.
Máquina de comrpesión de aire SKF con cojinetes magnéticos
Pero si crees que ahí se va a terminar la evolución del turbocompresor, te equivocas. Actualmente hay otros campos de desarrollo que abren nuevas posibilidades.
Como bien sabrás, si eres un friki de los motores turbo, hay muchos tipos de cojinetes para estos dispositivos. Están los turbos que funcionan girando sus turbinas sobre casquillos. Otros turbos funcionan con rodamientos metálicos, y otros emplean exóticos rodamientos cerámicos.
La idea y necesidades que se esconden bajo las diversas opciones para cojinetes en los turbos está en maximizar la eficiencia de estos dispositivos. A menor fricción, menor calentamiento, menor posibilidad de gripaje, mayor eficiencia energética y mayor durabilidad.
Pero lo que aquí os queríamos comentar es la nueva tecnología que está en el horizonte. Se trata de los cojinetes magnéticos. La idea tras ellos es crear un campo magnético sobre el que descansa «flotando» el eje de la turbina.
Con este sistema se eliminan las necesidades extremas de lubricación del turbocompresor, se gana en eficiencia, se reducen inercias y se dejan en cero las posibilidades de gripaje, prácticamente.
Todavía hay más ventajas. El campo magnético sobre el que el eje de la turbina descansa se puede hacer variable, creando una máquina eléctrica al uso. De esta manera, el propio eje del turbocompresor y los cojinetes magnéticos actuarían de motor eléctrico, eliminando la necesidad de montar otra máquina eléctrica auxiliar fuera de ellos.
Cojinetes magnéticos
El estado de la técnica es tal que este tipo de cojinetes magénticos con campo variable ya existen y se utilizan en otras aplicaciones en la industria, para soportar grandes pesos y moverlos con precisión sin fricción.
Los problemas para implementar esta tecnología al mundo del automóvil no están, por tanto, en el estado de la técnica, sino en los costes derivados de su aplicación.
Llevar a término este tipo de tecnología en turbocompresores implica un gran esfuerzo de inversión para la miniaturización de componentes que, hoy por hoy, no existen en la industria. Los fabricantes de turbinas como Honeywell, que tienen importantes conocimientos en este campo, deberían ver que su inversión tiene sentido. Vamos, que pueden hacer dinero con su inversión.
Y ese es el extremo que tal vez no esté tan claro. Desarrollar y llevar a producción este tipo de turbocompresores a gran escala podría llevar prácticamente una década, y hoy por hoy se empiezan a tener dudas sobre si dentro de una década el paradigma industrial del automóvil será el mismo.
Si el cliente gira su enfoque hacia los coches automatizados, probablemente la idea de los coches de pila de combustible o los eléctricos a batería cobre otro sentido. Y con una técnica evolucionando hacia ese tipo de producto, entonces tal vez importe menos el tiempo de respuesta al acelerador, o la inversión en motores de combustión interna convencionales.
Que este tipo de turbocompresores es el futuro para el motor de combustión es un hecho. De hecho (valga la redundancia), no me extrañaría verlo en motores de carreras más pronto que tarde, especialmente en Le Mans. Pero al ritmo que cambian los tiempos y los gustos de los consumidores, tal vez esta tecnología se quede sin llegar a movilizar a los coches del futuro, porque estos acaben siendo eléctricos y automáticos.
