Los turbocompresores de producción han utilizado tradicionalmente un sistema de cojinetes hidrodinámico para controlar el movimiento del conjunto giratorio; la rueda de la turbina, el eje y la rueda del compresor. Se trata de un sistema sencillo que utiliza unas pocas piezas, normalmente 1 o 2 cojinetes lisos, un contratope de rodamiento y espaciadores. Además resulta extremadamente fiable y solo necesita dos factores para funcionar de modo eficiente durante la vida útil del turbocompresor:
1. Un suministro de aceite limpio de buena calidad y del grado adecuado.
2. Funcionar dentro del rango de rendimiento de diseño.
No obstante, cuando se trata de turbocompresores para aplicaciones de alto rendimiento, la primera condición suele ser fácil de satisfacer, pero por la propia naturaleza de las aplicaciones de alto rendimiento como potenciación de motores o motorsports, la segunda condición se suele transgredir. Por este motivo, hemos presentado nuestra gama de turbocompresores de cojinetes de bolas para aplicaciones “performance”. Nuestro primer turbocompresor con válvula de descarga y cojinetes de bolas se presentó para un vehículo de producción con motor de gasolina en 1993, así que en poco tiempo tuvimos mucha experiencia positiva en el uso de estos sistemas.
El cartucho de cojinete de bolas presenta una serie de ventajas sobre los cojinetes hidrodinámicos; en primer lugar absorbe mucha menos potencia: todos los sistemas de cojinetes son “parásitos” ya que utilizan parte de la energía generada por la rueda de la turbina para “impulsar” el sistema de cojinetes. Esto nos lleva a una segunda ventaja importante; el “tiempo de sobrealimentación” se reduce notablemente, para dar una respuesta excepcional a las demandas del conductor en caso necesario.
También presentan una serie de ventajas adicionales, y todas ellas unidas han llevado a su adopción generalizada en turbocompresores para producción en serie también y Honeywell se puso al frente con la introducción del primer turbocompresor VNT de cojinetes de bolas del mundo para un vehículo de producción en serie en 2010. Pero no se trata de un cojinete de bolas ordinario: utiliza bolas híbridas cerámicas, como las que se utilizan en el sector aeronáutico y también en la última versión de los turbocompresores de Garrett que resultaron vencedores en las 24 horas de LeMans.
Los cartuchos de cojinetes de bolas híbridas cerámicas se están incorporando retrospectivamente en toda nuestra gama de turbocompresores Performance y a finales de este año estarán disponibles con los últimos cojinetes de bolas híbridas cerámicas la mayoría de los turbocompresores que utilizan actualmente los cartuchos de cojinetes de bolas de gran fiabilidad con bolas de acero. Todos los turbos BB más grandes con nuestros cartuchos de 10 y 16 mm, por tanto todos desde GT37R hasta GT55R (y, por supuesto, los modelos GTX muy mejorados) ya las utilizan.
Las bolas de nitruro de silicio que funcionan en las pistas de cojinetes de alto nivel eliminan una de las posibles características de desgaste natural de las bolas de acero en las pistas de acero: el desgaste adhesivo. Se produce cuando el desgaste tiene lugar a niveles microscópicos entre las dos superficies de acero, debido a la “soldadura en frío” (adhesión) entre los componentes, y esto puede ocurrir incluso en condiciones normales de carga y lubricación. Esto crea inevitablemente partículas de desgaste que son transportadas por el lubricante y pueden provocar mayor desgaste. Las bolas cerámicas no se pueden “soldar en frío” a las pistas de los cojinetes de acero y, de este modo, se evita este tipo de contaminación del lubricante.
Además, las bolas de cerámica son alrededor de un 60 por ciento más ligeras que las de acero y un menor peso supone menos inercia, reducción de las fuerzas centrífugas, menores niveles de vibración y menos acumulación de calor.
Además, la reducción del deslizamiento de las bolas permite que las tasas de desgaste sean menores a las de las bolas de acero convencionales.
Pero incluso en instalaciones acordes y bien diseñadas, las condiciones de operación serán muy duras y, a veces, las temperaturas extremas que se encuentran pueden provocar daños en el cartucho de cojinetes de bolas conforme el aceite oxida los cojinetes y el eje. Además, es posible que se supere el límite de temperatura de los retenes de poliamida (plástico de ingeniería).
Para ayudar a combatir este problema, también hemos introducido algunas jaulas de acero con un tratamiento especial para sujetar las bolas. Tienen una tolerancia mucho mayor a las altas temperaturas (¡aunque los límites de temperatura del aceite no deben superarse!), tasas de desgaste reducidas y una mayor durabilidad.
¡Muchas ventajas en algo que normalmente no se puede ver!
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