Il turbocompressore (chiamato anche turbo-gruppo o semplicemente turbo) è un sistema meccanico con scopo di sovralimentazione nel motore a combustione interna. Ecco tutto ciò che c’è da sapere sul suo funzionamento.
Quali sono gli elementi che lo compongono
Come dice la parola stessa, il turbocompressore è formato principalmente da due componenti, la turbina e il compressore. Entrambi hanno la forma di giranti, sono dotati di palette e sono collegati tra loro da un alberino. La turbina è inserita in un vano a forma di chiocciola nell’impianto di scarico; il compressore, invece, è alloggiato in quello di aspirazione. Anche il compressore è composto da due componenti: la girante del compressore e l’alloggiamento del compressore.
La modalità di azione del compressore è inversa rispetto a quella della turbina. La girante del compressore è collegata alla turbina tramite un albero di acciaio forgiato. La turbina fa girare la girante del compressore e l’alta velocità della rotazione aspira l’aria comprimendola. L’alloggiamento del compressore converte il flusso d’aria ad alta velocità e bassa pressione in un flusso d’aria a bassa velocità e alta pressione tramite un processo chiamato diffusione. L’aria compressa viene spinta nel motore che può così bruciare più carburante e generare più energia.
Dove viene utilizzato
Il turbocompressore costituisce il metodo più diffuso per la sovralimentazione dei motori endotermici, in particolare quelli per autotrazione, installato il più vicino possibile alla testata del motore a quattro tempi, dove si hanno i condotti di scarico e alimentazione. Entrando nel merito del funzionamento, i gas che fuoriescono dalla camera di combustione sono convogliati dai condotti di scarico verso la turbina, che inizia a girare mettendo in movimento il compressore che risucchia aria e la comprime. L’aria compressa passa dapprima attraverso un radiatore chiamato intercooler (che provvede a raffreddarla, aumentandone la densità a parità di volume) e quindi confluisce nei condotti di aspirazione, nei quali determina un aumento della pressione.
La maggior quantità d’aria che raggiungere i cilindri, abbinata a un proporzionale incremento del combustibile iniettato, garantisce un aumento della coppia motrice e della potenza rispetto al motore aspirato di pari cilindrata. In confronto al compressore volumetrico, che ha la medesima funzione ma è azionato dal motore attraverso una cinghia, il turbo ha il vantaggio del maggior rendimento, dato che non assorbe potenza dal propulsore e, anzi, sfrutta l’energia dei gas di scarico che altrimenti andrebbe sprecata. Il principale difetto del turbo è il ritardo che si registra fra la pressione dell’acceleratore e l’aumento di coppia del motore che si determina soprattutto ai regimi più bassi, quando il flusso dei gas di scarico è più debole.
Per rendere più rapida la risposta, sono state studiate delle turbine a geometria variabile, le quali modificano modificano la sezione di passaggio dei gas tramite alette mobili. Questa soluzione permette al turbocompressore di garantire un’apprezzabile sovralimentazione ai bassi e di evitare di raggiungere un numero di giri troppo elevato agli alti.
Come viene impiegato negli impianti di cogenerazione
La cogenerazione è una tecnologia popolare per la generazione di energia. Sebbene i principi operativi della cogenerazione rimangano simili, ci sono vari tipi di cogenerazione e sono possibili applicazioni di cogenerazione che utilizzano turbine a gas, motori a combustione interna, pile a combustibile o turbocompressori. In riferimento a quest’ultimo esempio applicato nell’ambito dei motori alternativi, un turbocompressore utilizza l’energia dei gas di scarico per innalzare la pressione dell’aria aspirata dal pistone, aumentandone la sua densità e di conseguenza incrementando la potenza del motore. I motori alternativi, infatti, sono macchine termiche che generano energia meccanica attraverso la combustione della miscela aria-combustibile in un cilindro. L’energia liberata dalla combustione viene utilizzata per imprimere ad un pistone un moto alterno, convertito da un meccanismo biella-manovella nel moto rotatorio di un albero motore.
