A Garretten Greddy, la aventura de carreras y calle del Turbodevolución

El turboalimentador, patentado en 1905, transformó la potencia desperdiciada del escape en monstruos de 1.000 caballos en los deportes de motor, llegando hasta las calles.
El turboalimentador, patentado en 1905, transformó la potencia desperdiciada del escape en monstruos de 1.000 caballos en los deportes de motor, llegando hasta las calles.

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El turbocompresor es un dispositivo mecánico que recupera la energía de los gases de escape y comprime más aire hacia el motor; obtuvo su primera patente en 1905 y, pasando por los circuitos de competición, hoy se ha convertido en la columna vertebral de los automóviles de producción en serie. En esta página, seguirás la historia en una sola línea de tiempo: desde la primera aplicación en camiones en 1938 y los primeros automóviles de producción de 1962, hasta los monstruos de Can-Am de Porsche con 1.000 caballos, la era turbo de la Formula 1 y el auge de los motores turbo de pequeña cilindrada tras la crisis del petróleo.

Aspectos destacados

  • Primeros automóviles de producción con turbocompresor: 1962 Chevrolet Corvair Monza Spyder y Oldsmobile Jetfire
  • Porsche 917/30 Can-Am: más de 1.500 CV en tandas de clasificación, con 32 psi de sobrealimentación
  • Era turbo de la Formula 1: 1977-1988, con un estimado de 1.000 CV por litro en su punto máximo
  • Récord de vuelta de 221,160 mph en Talladega con el Porsche 917/30 (1975)
  • Ganancia de economía de combustible de 20-30% en motores turbo pequeños con el downsizing moderno

Historia del turbocompresor: una idea nacida del escape

La lógica básica del turbocompresor es simple y, desde el punto de vista ingenieril, muy elegante: el gas de escape que sale del motor ya transporta energía; se trata de hacer girar una turbina con esa energía y comprimir el aire de admisión con un compresor en el mismo eje. A diferencia del sobrealimentador mecánico, esta potencia no proviene del cigüeñal del motor, sino de un flujo de escape que en su mayoría se desperdiciaba. La idea se formalizó con la primera patente de 1905, pero su llegada al automóvil tardó más de cuarenta años.

La primera aplicación comercial en un vehículo se dio en uno de transporte por carretera: el fabricante suizo Saurer presentó un motor de camión turbocompresionado en 1938. Los camiones diésel turbo aparecieron en Europa al borde de la II. Guerra Mundial, y la aviación de guerra maduró la tecnología. Aviones militares turbocompresionados como el P-38, el B-17 y el P-47 podían mantener su rendimiento a grandes altitudes usando la energía de escape, a diferencia del sobrealimentador mecánico.

1962: Los primeros automóviles de producción con turbocompresor llegan a las carreteras

El primer encuentro del turbocompresor con los automóviles de producción en serie ocurrió en el mismo año modelo, en dos productos diferentes de GM: el Chevrolet Corvair Monza Spyder y el Oldsmobile Jetfire. Oldsmobile llevó su V8 de 215 pulgadas cúbicas con turbo de 155 CV a 215 CV; y Chevrolet elevó su seis cilindros en línea de 145 pulgadas cúbicas de 98 a 150 CV. Ambos sistemas funcionaban con aproximadamente 5 psi de sobrealimentación y una configuración de carburador de tipo "suck-through": sumamente modestos según las medidas de hoy, pero un aumento de potencia revolucionario para la época.

El camino del Jetfire fue más corto. Para controlar la detonación, inevitable en motores de baja relación de compresión, el modelo necesitaba un sistema de inyección de agua y alcohol metílico llamado Turbo-Rocket fluid, y se retiró de producción tras dos años modelo, con una producción de aproximadamente 9.600 unidades. El Corvair se vendió durante cinco años, superó las 50.000 unidades vendidas y la opción se eliminó al final del año modelo 1966. En resumen, el turbocompresor fue, en su primer intento, una idea tecnológicamente acertada pero comercialmente prematura.

Turbo en los circuitos de carreras: De las Indy 500 a los gigantes del Can-Am

Porsche 917/10 ve 917/30, Can-Am serisinde egzozdan yaklaşık 1.500 beygire ulaşan ikiz turboşarjıyla dönemin en güçlü yarış araçlarından biri oldu.

La entrada del turboalimentador al automovilismo deportivo fue anterior a la producción en serie. En 1952, el auto especial Kurtis Kraft de Cummins con motor turbodiésel de 6.4 litros obtuvo la pole position en las Indy 500 con Fred Agabashian; sin embargo, quedó fuera de carrera después de que el filtro de aire absorbiera los restos de la pista. La verdadera explosión comenzó en 1966 con la aparición en la parrilla del primer Offenhauser turboalimentado; en 1968, Bobby Unser ganó las Indy 500 con el turbo-Offy, y estos motores podían producir 1.200 CV con 54 psi de presión en las rondas de clasificación. Tras los accidentes mortales de 1973, la presión se limitó a ~39 psi.

Porsche 917/10 y 917/30: 1.500 caballos desde el escape

Porsche no pudo continuar con el motor de 4.5 litros del 917 debido a la regla del motor de 3 litros. Bajo el liderazgo de Ferdinand Piëch y dirigido por Hans Mezger y Valentin Schäffer, el equipo llevó el motor a 1.000 PS (735 kW) con turboalimentadores de escape gemelos. El 30 de julio de 1971, Jo Siffert utilizó por primera vez el 917/10 turboalimentado en Hockenheimring. El posterior 917/30, con su flat-12 biturbo de 5.4 litros, producía una potencia superior a los 1.500 CV en las rondas de clasificación, y la presión subía hasta 32 psi. Mark Donohue ganó 6 de las 8 carreras de la temporada 1973 del Can-Am; en 1975 batió el récord de vuelta en Talladega con 221,160 mph. Este vehículo, que también contaba con un ajuste de presión controlado por el conductor, mostraba la cara más radical del retardo del turbo, ya que la respuesta del acelerador de la versión de 1972 se describía como un "interruptor de encendido y apagado".

La era del turbo de la Fórmula 1: De 1977 a 1988

El Renault RS01 inició la era del turbo de la Fórmula 1 en Silverstone en 1977. El vehículo salió a pista con un solo turbo y 500 CV, y fue burlado por sus rivales con el apodo de "yellow teapot" - tetera amarilla. El desprecio no duró mucho: En 1979, el RS10 trajo el biturbo y el intercooler, y la victoria de Jean-Pierre Jabouille en Dijon convirtió el turbo en una opción seria. Para 1983, BMW, Honda, Renault, Alfa Romeo, Hart y TAG/Porsche ya suministraban motores turbo; se hablaba de 45 psi de presión y 700 CV en las rondas de clasificación. En 1985, 5,5 bar (~82 psi) de presión y unos estimados 1.500 CV - 1.000 caballos por litro, en vehículos de 1.200 libras.

El final de la época fue todo un espectáculo: En 1988, con el McLaren MP4/4 y el Honda RA168E V6 biturbo, Senna y Prost ganaron 15 de las 16 carreras. La FIA prohibió los motores turbo a partir de la temporada 1989; por eso algunos calendarios cierran la época en 1988 y otros en 1989 - en la práctica, la diferencia es un simple desplazamiento de una temporada entre el año en que compitieron los últimos autos y el año en que entró en vigor la prohibición.

El aterrizaje en los autos de calle: El difícil ascenso de los 70 y la edad de oro de los 80

El regreso de la tecnología de carreras a la calle no fue una línea recta. El BMW 2002 Turbo (1973–74) generaba 170 CV y 240 lb-ft de par motor, se producían solo 1.672 unidades con una relación de compresión de apenas 6,9:1 y no se importaba oficialmente a Estados Unidos. Ese mismo año, el Porsche 911 Turbo (930) ofreció en su modelo de 1975 3.0 litros y 260 CV; el rendimiento bajo el alerón "cola de ballena" venía acompañado de un notable retraso del acelerador y de una tendencia al sobreviraje brusco (snap oversteer). Estos coches demostraban que el problema del lag del turbo y su controlabilidad seguía sin resolverse.

Un paso más silencioso pero más duradero llegó de la mano de Mercedes: el diésel turbo OM617A fue, con el sedán W116 en 1978, el primer automóvil turbo diésel de producción en serie, y abrió la puerta a una era en la que el turboalimentación empezó a asociarse con la eficiencia del combustible y las bajas emisiones. En los años 80 la variedad de caracteres se amplió: el Ferrari 288 GTO (1984) producía 400 CV con su V8 biturbo IHI de 2.8 litros, se fabricaron solo 277 unidades y sentó las bases del F40. El Buick Grand National / GNX (1987), con su edición GNX de 547 unidades, bajaba el 0-60 a unos 5 segundos y completaba el cuarto de milla en 13,2 segundos, convirtiéndose en el producto de GM más rápido en aceleración de su época. Por el lado de Chrysler, el Dodge Daytona y el Plymouth Laser de 1984 ofrecían un turbo Garrett de 146 CV; en 1986, el Shelby GLHS lo llevó a 175 CV. La primera aplicación de producción de un turbo de geometría variable (VGT) se vio en 1989 en una variante del Chrysler CSX.

La explosión de los fabricantes japoneses en los 80

En los años 80 los fabricantes japoneses llevaron el turboalimentación al límite combinándola con chasis ligeros y tecnología procedente del motorsport; la época se conoce como la "edad de oro" gracias a los Nissan turboalimentados, los Mazda rotativos y los motores de alto régimen de Honda. Esta línea continuó en los 90 con iconos como el Nissan Skyline GT-R R32–R34, el Honda NSX, el Mazda RX-7 FD, el Toyota Supra MK4 y el Subaru Impreza WRX STI. El lado de competición de Porsche tampoco abandonó el turbo: el 956 de 1982 logró finales primero-segundo-tercero en Le Mans con su motor biturbo de 2.8 litros; el 962, desarrollado para el mercado estadounidense, ganó 4 campeonatos IMSA consecutivos a partir de 1984.

La crisis del petróleo y el downsizing: ¿por qué el turboalimentación dominó la producción en serie?

La segunda primavera del turbo en los coches de calle llegó más por una obligación económica que por un objetivo de rendimiento. Tras el embargo de la OPEC de 1973, los automóviles estadounidenses sufrieron una caída de potencia; el downsizing comenzó como respuesta directa a esa crisis y dio lugar a las normas de economía de combustible CAFE. Aunque la transición hacia coches más pequeños había empezado antes del primer embargo, la crisis la hizo permanente. Los grandes V8 anteriores a 1970 eran la norma, con cilindradas de 5,7–7,5 litros y altas potencias; ese panorama empezó a cerrarse.

En el downsizing moderno de motores, se logra una ganancia en economía de combustible de 20–30 % sustituyendo los grandes motores atmosféricos por pequeños motores turboalimentados; La previsión de que la mayor parte de la flota de Ford funcionará con EcoBoost resume este aspecto. La configuración hot-vee, en la que el turbocompresor se coloca entre las bancadas de cilindros, también evolucionó desde la Formula 1 y se vio por primera vez en producción con el motor BMW N63; BMW y Mercedes generan potencias superiores a los 600 CV con esta configuración.

Que es el turbo lag y como lo vencio la ingenieria?

El turbo lag es el retraso en la llegada de potencia debido a que la turbina no alcanza las revoluciones suficientes en el momento en que se pisa el acelerador; en el 911 Turbo de los años 70, este retraso definía el carácter de conducción. La respuesta de la ingeniería avanzó por tres líneas principales:

  • Turbocompresor twin-scroll: Reduce la interferencia y acelera la respuesta al llevar los flujos de gases de escape a la turbina por canales separados; requiere una carcasa de turbina de entrada dividida y un colector.
  • Twin-turbo en paralelo: Se utilizan dos turbos más pequeños; como cada turbo alimenta un volumen menor, gira más rápido y el retraso disminuye para la misma potencia.
  • Turbo pequeño + flujo eficiente: Una turbina más pequeña funciona de forma eficiente a revoluciones más bajas; el diseño twin-scroll optimiza este flujo y reduce el retraso de forma notable.

Tampoco hay que olvidar su origen histórico: el ajuste de presión controlado por el conductor en el Porsche 917/30 fue una de las primeras formas de gestionar el retraso en el mundo de las carreras. Hoy en día, las configuraciones twin-scroll y hot-vee han reducido el retraso a un nivel imperceptible en el uso diario.

Conclusión: del circuito a la carretera, de la carretera al motor

La historia del turbocompresor es la historia de un enfoque, no de un componente: no perder energía. La línea que va desde el camión Saurer hasta el Jetfire, desde los Offy hasta el RS01, desde el 917/30 hasta el MP4/4, aplicó en cada paso el mismo principio físico a diferentes escalas. La ola de reducción de tamaño tras la crisis del petróleo convirtió esta tecnología de una opción en un estándar. Hoy en día, incluso en los motores hot-vee que superan los 600 caballos funciona la misma idea de 1905, solo que mucho más silenciosa, eficiente y sin retraso.

Fuentes