El mundo del automóvil está lleno de debates interesantes y atemporales, y uno de los más destacados es el debate sobre si la aspiración natural es mejor o peor que la inducción forzada. No existe una respuesta universalmente correcta, pero puedes elegir la tuya según lo que desees del motor.
Los motores de inducción forzada, específicamente los turboalimentados, son imprescindibles para los motores diésel, pero mantener los motores de gasolina con aspiración natural tiene muchos beneficios. Los motores modernos producen suficiente potencia sin inducción forzada y al mismo tiempo se benefician de una mejor economía de combustible y menores costos de mantenimiento. Sin embargo, la inducción forzada agrega mucho más poder y potencial de ajuste.
Tipos de aspiración de motor comparados
Antes de entrar en la comparación, repasemos rápidamente la terminología y los conceptos operativos:
- Aspiración natural (NA): el motor utiliza aire a su presión atmosférica normal de 1 bar.
- Inducción forzada (FI): se refiere a cualquiera de los siguientes métodos de inducción forzada.
- Sobrealimentador (compresor): impulsado directamente por el motor, fuerza más aire a entrar en la cámara de combustión.
- Turbocompresor: utiliza gases de escape para forzar más aire a la cámara de combustión.
- Twin-turbo: dos turbocompresores idénticos generalmente montados en motores más grandes (I6, V6, V8).
- Bi-turbo: un turbocompresor más pequeño y otro más grande combinados. También se utiliza en configuraciones gemelas para un total de 4 turbos.
- Doble cargador: una rara combinación de sobrealimentador y turbocompresor.
Pensé en dividir la comparación en varios factores, pero me di cuenta de que eso podría llevar a diferentes interpretaciones. La verdad es que un sistema no es intrínsecamente mejor o peor que el otro: ambos ofrecen muchos beneficios, y los inconvenientes no son tan dramáticos como la gente cree.
Me centraré en los motores de gasolina y dejaré los motores diésel para más adelante, ya que las conclusiones difieren significativamente.
Motores de aspiración natural
Comencemos con el clásico motor de gasolina de aspiración natural. Han existido desde la invención de los automóviles y todavía dominan el mercado debido a su simplicidad y confiabilidad. Los motores aspirados se pueden encontrar en todo tipo de vehículos, desde el compacto Toyota hasta camionetas y SUV de tamaño completo.
Un motor NA tiene muchas ventajas sobre un motor FI, pero la potencia no es una de ellas. Sin la magia de un turbo o un sobrealimentador, los motores NA pueden generar como máximo 130 caballos de fuerza por litro de cilindrada, y eso en modelos como Porsche y Ferrari, no en el Ford de uso diario.
Entre los vehículos más asequibles, el Honda S2000 tiene la mejor relación cilindrada-potencia, produciendo 247 caballos de fuerza con un motor de 2.0 litros. La mayoría de los automóviles tienen menos de 100 caballos de fuerza por litro; aproximadamente 80 caballos de fuerza por litro son razonables para un motor moderno, y solo 50 caballos de fuerza por litro para motores más antiguos.
Entonces, ¿cómo conseguirías más potencia? ¡Haz el motor más grande! Los motores V8 de gran cilindrada siempre han sido una excelente manera de fabricar motores potentes pero confiables, razón por la cual hemos visto a tantos SUV grandes, autos deportivos y de lujo utilizarlos a lo largo de los años. Sin embargo, la crisis del combustible a finales del siglo XX, seguida de estándares de emisiones cada vez más estrictos, no ha sido amable con la plataforma V8.
Cuando se trata de conducir, la mayoría de los entusiastas coinciden en que los motores NA ofrecen una sensación superior. La curva de potencia de un motor de aspiración natural es casi lineal, lo que significa que la potencia de salida sigue siendo constante a medida que aumentan las RPM. Generalmente, los motores NA pueden acelerar mejor y tienen una respuesta de aceleración mucho más inmediata que un motor turboalimentado.
Ajustar un motor de aspiración natural no es tan fácil como ajustar un motor turbo. Definitivamente se puede hacer, pero requiere más piezas modificadas y una revisión más exhaustiva del sistema de propulsión para lograr resultados significativos.
Cuando la cilindrada es la misma, los motores de aspiración natural son más eficientes que sus homólogos de inducción forzada. En la práctica, cuanto más grande se vuelve el motor NA, más eficiente se torna el motor turboalimentado, ya que puede entregar la misma cantidad de potencia en un paquete mucho más compacto.
Motores de inducción forzada
La forma más básica de describir la inducción forzada es: un turbocompresor o sobrealimentador fuerza más aire al motor, lo que permite mezclar más combustible y, por lo tanto, resulta en más potencia. Eso es tan simple como suena. Pero como todos sabemos, hay muchos factores en juego, especialmente el ajuste que genera ventajas e inconvenientes inherentes a estos sistemas.
El sobrealimentador se encuentra encima del motor y toma potencia de la polea del cigüeñal para comprimir el aire y empujarlo hacia las cámaras de combustión. Los sobrealimentadores generan un importante consumo de energía parásita en el motor, pero al mismo tiempo incrementan considerablemente la potencia de salida. En general, se obtiene un aumento del 40% de potencia en comparación con el motor NA.
La mayor desventaja de un sobrealimentador es que puede aumentar significativamente el consumo de combustible, ya que funciona de manera continua. Mercedes ha tenido una serie exitosa de motores «Kompressor» que eran bastante eficientes, pero sus V8 sobrealimentados eran tan notorios como los V8 estadounidenses en términos de consumo de combustible.
Los turbocompresores se han convertido en el método principal de inducción forzada en las últimas dos décadas, ya que han experimentado mejoras sustanciales. En lugar de utilizar una transmisión directa, el turbocompresor usa la presión de los gases de escape para girar y comprimir el aire. De esta manera, no hay consumo de energía parásita, aunque la posición del turbo crea cierta contrapresión y pérdida de potencia.
El aumento de potencia que proporcionan los turbocompresores es impresionante y pueden convertir cualquier motor en una bestia. Sin embargo, dependiendo de la configuración del turbocompresor, también presentan distintos inconvenientes, siendo los más notorios la respuesta del acelerador y el retraso del turbo.
Los turbos vienen en todos los tamaños, pero los dividiremos en grandes y pequeños.
Los turbos grandes ofrecen un rendimiento excepcional, pero el problema es que también requieren alta presión de escape para funcionar. Esto significa que el turbo no se activará a RPM más bajas, y solo después de haber alcanzado un cierto umbral tendrás el aumento de potencia. Los turbos pequeños pueden funcionar antes, pero pierden fuerza más rápidamente y generan menos potencia que los turbos más grandes.
Esto es lo que se conoce como retraso del turbo: pisas el acelerador desde un estado de ralentí y no hay energía por un tiempo, y luego obtienes un gran pico de potencia. Creo que fue el Porsche 930 turbo el que recibió el sobrenombre de “hacedor de viudas” porque el impulso sin turbo creaba un aumento tan dramático en la potencia que los conductores perdían el control.
El biturbo mitiga en gran medida el retraso del turbo mediante el uso de turbocompresores secuenciales. El primero es más pequeño y compensa hasta que el turbo más grande entra en acción. Si bien no elimina el retraso por completo, los autos con configuración biturbo tienen una curva de potencia más suave.
Hablando de la curva de potencia, este ha sido el principal argumento en contra de los turbocompresores desde el principio. A diferencia de un motor de aspiración natural, generalmente no tienes torque a bajas RPM; obtienes un impulso masivo a medias RPM y luego la potencia vuelve a caer hacia la línea roja. La sensación de conducción no es tan buena como con un motor atmosférico, pero aún así, mucha gente prefiere el empuje que proporciona un turbo.
Ventajas del motor Desventajas Costo de mantenimiento de aspiración natural
Consumo de combustible
Respuesta del acelerador
Salida de potencia de confiabilidad
Inducción forzada potencial de modificación
(Turbocompresor) Potencia de salida
Fiabilidad
Modificación de la curva de potencia potencial
Costo de mantenimiento Inducción forzada
(Supercargador) Potencia de salida
Fiabilidad
Consumo de combustible de respuesta del acelerador
Motores diésel turboalimentados
Quería hablar sobre los motores diésel en una sección aparte porque los pros y los contras prácticos son significativamente diferentes.
Los diésel de aspiración natural son increíblemente eficientes, pero no producen mucha potencia: como máximo 50 caballos de fuerza por litro. Los automóviles modernos son cada vez más pesados, y a principios de la década de 2000, los motores diésel de aspiración natural ya luchaban por ofrecer un rendimiento aceptable.
Puesto que los motores diésel funcionan a partir de compresión en lugar de encendido, el turbocompresor tiene todo el sentido. Un turbocompresor puede duplicar o incluso triplicar el potencial de potencia del motor manteniendo al mismo tiempo la excelente economía de combustible por la que son conocidos los diésel. El aumento de par también es excelente para remolcar, razón por la cual muchos camiones utilizan motores diésel.
Permítanme ilustrar esto con un ejemplo que he experimentado. El Golf MK4 utiliza el motor diésel SDI de 1.9 litros que produce 68 caballos de fuerza. Es un motor increíblemente eficiente, pero lento y difícil de adelantar.
El Audi A4, que cuenta prácticamente con el mismo motor, pero turboalimentado, desarrolla 131 caballos de fuerza. Tiene más del doble de par y acelera muy bien, incluso en subidas. El motor es tan confiable como el SDI de aspiración natural y, aunque consume un poco más de combustible, sigue siendo muy eficiente.
Si te preguntas por qué no mencioné los sobrealimentadores, es porque los diésel no funcionan bien con ellos. Como sabes, un sobrealimentador roba potencia a bajas RPM, y ahí es donde los diésel son más débiles. Los motores diésel tampoco aceleran tanto como los motores de gasolina, por lo que el rendimiento del sobrealimentador no será tan significativo.
Compensación de potencia con un turbocompresor
Cuando los fabricantes los aplican correctamente, los turbocompresores no afectan significativamente la confiabilidad o el consumo de combustible. La potencia adicional puede reducir la tensión sobre el motor, pero en casos más recientes se utiliza más como un recurso.
Ves estos autos familiares con motores no mayores a 1.5L y 3-4 cilindros que entregan 150 caballos de fuerza como si fuera normal. Cuando observas las especificaciones, todo parece genial: hay potencia, comodidad, muchos dispositivos de alta tecnología, etc. Lo que rara vez se tiene en cuenta es el peso del vehículo.
Una de las principales fuentes de estrés para el motor es el peso que tiene que arrastrar, y la mejor solución para ello es aumentar la cilindrada. Cuanto más pesada sea la carga, más grande debe ser el motor, ¿no tiene sentido?
Por razones como la regulación de emisiones, la reducción de costos, el mantenimiento de vehículos y los impuestos, los fabricantes de automóviles optan por instalar motores pequeños con turbocompresores en lugar de motores del tamaño adecuado. Estos son los automóvils que dan mala reputación a la inducción forzada, no solo aumentando el consumo de combustible, sino también reduciendo gravemente la longevidad del motor.
Para terminar
Decidir qué es mejor se reduce a lo que buscas obtener de tu vehículo. Para mí, un vehículo de aspiración natural y tracción trasera es lo máximo en diversión, independientemente de la potencia de salida. Pero una vez que el vehículo supera las 3500 libras, querría un V8 de aspiración natural o un motor más pequeño pero turboalimentado para compensar el peso.
Lo cierto es que cuando se trata de trayectos diarios, rara vez es necesario un turbocompresor. Un motor de aspiración natural con un tamaño proporcional al peso del vehículo será muy confiable y económico, al mismo tiempo que proporcionará toda la potencia que necesitas para adelantar y conducir cómodamente a velocidades de autopista.
Cuando se reduce, el turbocompresor entra en juego para compensar un motor de tamaño insuficiente o para crear un exceso de potencia que no es necesaria para la conducción diaria.
No soy partidario de los motores de tamaño insuficiente, pero entiendo perfectamente la segunda razón. Claro, el vehículo consumirá más combustible y rara vez podrás usar toda esa potencia, pero ese tipo de motor generalmente está incluido en un automóvil deportivo que no solo luce bien, sino que también se maneja bien y se puede llevar a la pista de vez en cuando.