Aunque no lo creamos, la altura a la que nos encontremos viviendo, o pasando en ese momento con nuestro automóvil de motor de combustión interna, no solo nos afecta a nosotros, también a él. A mayor altura, menor presión y, por tanto, menor oxígeno en el aire. Así, no es lo mismo un motor atmosférico en estas circunstancias que sobrealimentado; tampoco es lo mismo por también moverse conducir en Ciudad e México, por encima de los 2400 metros, que en los países bajos. Claro, esto con los coches eléctricos no pasa.
Así es, no es lo mismo un motor atmosférico o aspirado de combustión interna a uno que utilice un método de sobrealimentación como turbocompresor o compresor. La sobrealimentación no solo sirve para tener mayor potencia en el motor, para aprovecharse de algunos flujos del aire creados por el mismo motor o incluso para consumir menos. También es esencial para que el nivel de potencia de ese motor no sea mea mermado con la altitud a la que trabaje. Eso ya se sabía muy bien antes en la aeronáutica con el uso de la sobrealimentación.
No es lo mismo un motor atmosférico que sobrealimentado en términos de potencia y rendimiento a una determinada altura
El motor de combustión interna necesita aire y una presión adecuada para rendir cómo debe ser y, sobre todo, para cumplir con las especificaciones que homologa en potencia. La cantidad de oxígeno aquí es esencial, primordial, pues la combustión necesita de ese elemento en el aire. Pero lo que pasa es que a mayor altura, menor contenido en oxígeno tiene el aire. Si alguien ha estado, por ejemplo, en Ciudad de México, o sencillamente en una montaña alta, habrá notado que la falta de oxígeno se hace evidente al respirar y que incluso a nosotros mismos nos cuesta movernos precisamente porque a la sangre no le llega la correcta cantidad de oxígeno que necesitamos.
Bien, pues a un motor de combustión interna (diésel, gasolina, gas…) le pasa exactamente lo mismo. De hecho, la relación ideal de mezcla (la llamada mezcla estequiométrica) es de 15 parte de aire por una de combustible. Pues bien, si en esas quince partes de aire a éste le falta oxígeno en su composición, el poder calorífico de la explosión será sencillamente más pobre. Con la altitud pasa exactamente eso. Es verdad que en una variación de 500, 800 metros de altura sobre el nivel del par, la perdida de potencia todavía es poca, aceptable diríamos, y se nota menos. Pero a partir de 1.500, y no digamos ya de 2.000 o 2.500 metros, es considerable. En estos casos, hay una presión dada que, con la altura, es menor.
Ese aire que entra en el motor está compuesto por aproximadamente por 23 partes de oxígeno y 77 de nitrógeno. O como decía el grupo Mecano en su canción “oxígeno, nitrógeno y argón, sin forma definida…”. Esa proporción es contante a nivel del mar y el calor liberado en el motor es proporcional al peso de la unidad de volumen de aire aspirado. De esta forma, el volumen de aire general es contante a cualquier altura, pero no así su peso específico que, sencillamente, disminuye con la altitud. Vamos, que la calidad del aire en cuanto a contenido en oxígeno baja en proporción a la altura y por consiguiente, también la potencia de un motor aspirado. Para paliar eso, la sobrealimentación juega un papel fundamental.
La sobrealimentación en un motor de combustión interna equilibra el juego de la presión, la altura y la potencia
Efectivamente, la forma de que un motor de combustión interna del tipo aspirado no sufra perdida de potencia con la altitud está en la sobrealimentación. Puede, básicamente ser a través del turbocompresor (más grande, más pequeño o uno, dos, tres o los que sean) que es movido aprovechando los gases de escape que hacen girar una turbina y que mete aire a presión sobre los cilindros; o por un compresor, generalmente activado por un correa que a su vez mueve el cigüeñalcon el mismo objetivo de meter aire a presión.
¿Y cómo es que a los motores sobrealimentados no les afecta la altura? Pues precisamente porque se encargan de mantener no solo un volumen de aire suficiente, también una presión y una cantidad de oxígeno también más que suficiente. Para un motor sobrealimentado no importa tanto el peso específico del aire, ya que el propio artefacto o sistema se encarga de suministrar al motor precisamente aire comprimido que no solo mantiene ese valor de presión necesario sino que incluso es mayor. Siempre se ha dicho, para explicarlo brevemente y entenderlo de un “vistazo” que los motores sobrealimentados crean su propia atmósfera independientemente de la altura. De ahí que en aviación, de donde se tomó el funcionamiento de la sobrealimentación para los coches, fuese sumamente importante y supuso además que las propias aeronaves no solo tuviesen más potencia y velocidad, también que pudiesen volar a mayor altura. Eso en aquellos motores claro, ahora es un poco diferente.
Para que nos hagamos una idea, hay que imaginarse a los pobres Volkswagen Escarabajo en Lima o Ciudad de México, con menos de 50 caballos de su exiguos motores atmosféricos tratando de rendir lo mejor que pueden a una altura considerable, o sencillamente uno de 100 caballos, el que sea, con sobrealimentación, manteniendo siempre esa potencia independientemente de la altura.
Vamos con un ejemplo de lo que algunos organismo mundiales han calculado cuánta potencia se pierde con respecto a la altura. Cada 1.000 pies, que es como se mide o habla habitualmente en el mundo de los aviones, la perdida de potencia está entorno al 3%. Esos 1.000 pies son equivalente a unos 304 metros. Es decir, un motor de 100 caballos de potencia pierde 3 caballos cada vez que se alcanza esa cota. Un motor atmosférico o aspirado, no uno con sobrealimentación. Pero es que, además, y todavía hay más factores, la temperatura también influye. Pues sí, si tenemos en cuenta el facto temperatura, aún hay que restar más. Concretamente sobre otro 1%, en general, por cada 5,5 grados centígrados por encima de los 15,6 grados centígrados.O sea, que podemos decir que la perdida de potencia de un motor atmosférico por altitud está más bien sobre el 4 por ciento. Ahí es nada, especialmente en motores ya de por sí poco potentes.
Claro que, como a mayor altura menor oxígeno y temperatura más baja, un motor sobrealimentado tiene lo característica de que como suministra mayor presión también calienta más ese aire. Y eso no es bueno, a mayor temperatura del aire menor densidad del aire y de oxígeno, y viceversa. Claro, que para eso vuelve a estar la técnica. Para solucionar esta circunstancia en un motor sobrealimentado, lo más normal es que utilice un intercambiador de calor, lo que siempre decimos como intercooler por su nombre en inglés. Los aire de varios tipos, como “aire-aire” o “agua-aire” pero el principio es el mismo de hacer enfriar el aire que va a entrar en los cilindros y se sitúa entre el sobrealimentador que se use de turno y la admisión. Este sistema de intercambiar calor, o intercooler, también lo usan algunos coches en otros sistemas, como en cajas de cambio, etc. para evitar que los fluidos que llevan éstas alcancen temperaturas muy altas.
Por eso, la sobrealimentación no es que venga bien solo para mayor potencia, puede llegar a ser esencial para un buen desempeño y rendimiento del motor en aquellas ocasiones en las que se viva a una relativa o gran altura. De ese modo, al ser más eficiente, también se gastará menos combustible. Por eso ¿mejor un motor sobrealimentado o uno aspirado? Pues depende, aunque la sobrealimentación tampoco es que esté mal precisamente aunque no vivamos a gran altura.
