Turbos mantiveram uma presença consistente no mundo automotivo, mas há um aumento atual em sua popularidade. Eles são agora um recurso predominante em uma ampla gama de veículos, desde Hondas de alta rotação até potentes picapes a diesel e até mesmo Ford Mustangs de fábrica. Apesar da ampla adoção de turbos, as falhas são inevitáveis, especialmente em condições operacionais extremas. Mesmo com componentes essenciais como válvulas de descarga, válvulas de purga, cartuchos centrais de rolamentos de esferas e conjuntos de rolamentos axiais de 360 graus, os turbos ainda podem ser levados ao seu limite e sofrer falhas.
Para aqueles que dirigem veículos equipados com turbocompressores, sejam carros, caminhões, SUVs ou qualquer outro transporte com rodas, apresentamos insights sobre possíveis pontos fracos para ajudá-lo a navegar por eles de forma eficaz.
1. Danos por objetos estranhos
Danos por objetos estranhos (FOD) representam um risco significativo para turbocompressores, pois qualquer material estranho que entre no sistema pode levar a uma falha catastrófica. Isso inclui detritos como sujeira, poeira, trapos ou até mesmo parafusos deixados acidentalmente na entrada. Surpreendentemente, impressionantes 80% das falhas do turbo podem ser atribuídas a objetos externos que entram em contato com as pás da roda do compressor, especialmente no lado da admissão. Quando ocorre uma falha desta natureza, a borda dianteira das pás da roda do compressor apresentará evidências do impacto, e o furo do indutor, onde a roda do compressor está alojada, poderá apresentar sinais de contato ou cicatrizes.
Um culpado comum por trás da infiltração de detritos em um turbocompressor é um filtro de ar sujo. Negligenciar a manutenção deste componente aparentemente básico em seu veículo pode ter consequências caras, resultando potencialmente em uma despesa de quatro dígitos para a substituição do turbocompressor e até mesmo uma despesa de cinco dígitos se algum detrito conseguir entrar no motor. Felizmente, em muitas configurações modernas de turboalimentação, um intercooler é empregado para resfriar as temperaturas de admissão. Este intercooler, posicionado entre o turbocompressor e o motor, muitas vezes atua como uma rede de segurança, prendendo quaisquer fragmentos que se soltem da roda do compressor, mitigando os danos causados por incidentes de FOD.
Solução:
Garanta o desempenho ideal do seu filtro de ar, mantendo-o adequadamente: limpe os filtros reutilizáveis regularmente ou substitua os descartáveis nos intervalos recomendados.
2. Excesso de velocidade
Quando um turbocompressor ultrapassa seu mapa de compressor, isso pode resultar em uma situação em que impulso adicional pode não ser gerado de forma consistente. No entanto, há uma grande probabilidade de ser criada pressão de acionamento excessiva, fazendo com que o eixo experimente velocidades além da capacidade pretendida. Este fenómeno de excesso de velocidade pode levar a consequências prejudiciais, sendo a roda de escape da turbina normalmente o componente inicial a falhar. Em alguns casos extremos, o turbocompressor pode se desintegrar e sair com força pelo tubo de escape a uma velocidade alarmante, apresentando um cenário potencialmente perigoso.
Instâncias de excesso de velocidade são notavelmente prevalentes em veículos a diesel de alto desempenho. Mesmo na configuração de fábrica, os caminhões a diesel modernos podem atingir níveis de impulso de 30 psi ou mais. Com a adição de modificações de reposição, como programadores e injetores maiores, torna-se relativamente fácil ultrapassar os limites operacionais do fabricante do equipamento original (OEM) turbocompressor.
No setor de reposição de diesel, especialmente em atividades como puxar trenós e corridas de arrancada, um único turbocompressor pode encontrar pressões de aumento tão substanciais quanto 100 psi. Um caso ilustrativo envolve um turbo BorgWarner baseado na série S400, que, quando exposto a mais de 70 psi de impulso junto com uma injeção significativa de óxido nitroso e uma válvula de descarga externa com defeito, sofreu excesso de velocidade catastrófico. A falha do rolamento axial iniciou o movimento excessivo do eixo, fazendo com que a roda do compressor entrasse em contato com a carcaça e ficasse alojada torta dentro do furo do indutor, resultando em danos graves e falha operacional.
Solução:
Manter a relação de pressão turbo-drive de um turbo em torno de 1:1 (ou até 1:1,5 em certas situações) é crucial para um desempenho ideal. Alcançar esse equilíbrio pode envolver a implementação de uma válvula de descarga para regular e liberar o excesso de pressão de acionamento ou melhorar o fluxo de exaustão através da instalação de uma carcaça de turbina maior. Ao ajustar esses elementos, você pode aumentar a eficiência e o fornecimento de energia do seu sistema turboalimentado.
3. Problemas de lubrificação
Um dos problemas críticos que podem impactar significativamente o desempenho e a longevidade de um turbocompressor de rolamento de deslizamento é a falta de lubrificação adequada. Sem o fornecimento adequado de óleo, os rolamentos do turbocompressor podem deteriorar-se rapidamente. Com o tempo, essa falta de lubrificação pode causar folga no eixo, fazendo com que o compressor e a roda da turbina entrem em contato com seus respectivos alojamentos. Além disso, o fornecimento insuficiente de óleo pode resultar em arranhões no mancal de impulso e introduzir calor excessivo que pode comprometer a seção central do turbocompressor.
Para resolver os problemas de lubrificação, especialmente com estruturas maiores turbos, é aconselhável utilizar uma linha de fornecimento de óleo -6 AN como requisito mínimo. Isso garante um fluxo consistente e adequado de óleo para o turboalimentador, mitigando os riscos associados à lubrificação inadequada.
Além disso, a contaminação por óleo representa outra ameaça significativa à funcionalidade do turbocompressor. A contaminação pode surgir de várias fontes, como manutenção inadequada, mistura de líquido de arrefecimento ou combustível com o óleo do motor ou detritos provenientes da quebra de componentes internos do motor. O óleo de motor contaminado pode levar a uma série de problemas semelhantes aos causados pela falta de lubrificação, incluindo rolamentos desgastados, rolamentos axiais danificados e marcas no eixo. É essencial evitar a contaminação do óleo para manter o desempenho ideal do turbocompressor e evitar danos dispendiosos a longo prazo.
Solução:
Garanta um desempenho ideal usando uma linha de fornecimento de óleo -6 AN. Troque regularmente o óleo do motor para manter sua qualidade e garantir que esteja livre de quaisquer contaminantes. Essas etapas são essenciais para manter o motor funcionando de maneira suave e eficiente.
4. Selar vazamentos
Quando se trata de turbocompressores, é crucial resolver imediatamente quaisquer problemas potenciais com vazamentos de vedação. A maioria dos turbocompressores modernos utiliza vedações dinâmicas em vez de vedações de carbono. Essas vedações dinâmicas desempenham um papel fundamental na prevenção de que o óleo destinado à seção central penetre na admissão (compressor) ou no lado de exaustão (turbina) do turboalimentador.
No entanto, vários fatores podem contribuir para vazamentos de vedação, como pressão excessiva no cárter em motores de alto desempenho, desgaste nas vedações devido ao uso prolongado ou uma linha de retorno de óleo posicionada incorretamente ou dimensionada inadequadamente. Se a seção central do turbocompressor tornar-se excessivamente pressurizada, isso pode resultar no deslocamento indesejado de óleo em ambos os lados de admissão e escape do turbocompressor. É essencial resolver esses problemas imediatamente para manter o desempenho ideal e a longevidade do sistema turbocompressor.
Solução:
Para aplicações de alta potência que causam pressão excessiva no cárter ou pressão do óleo, considere atualizar para um melhor sistema de ventilação do cárter ou um sistema de lubrificação de cárter seco. Se você estiver enfrentando vazamentos de óleo de um turbocompressor antigo, talvez seja hora de uma inspeção completa e uma possível revisão.
5. Falha no rolamento axial
Ao discutir os componentes do turbocompressor, é essencial considerar o papel do rolamento de impulso na manutenção do desempenho ideal. O rolamento de impulso, posicionado mais próximo da roda do compressor, desempenha um papel crítico na limitação da folga final dentro do conjunto do turbocompressor. É importante observar que a faixa de folga final padrão para funcionamento eficiente normalmente fica entre 0,002 e 0,004 polegadas.
O rolamento de impulso opera contando com uma fina película de óleo para criar uma barreira entre ele e o eixo. Esta lubrificação é vital, pois qualquer contato direto entre o rolamento e o eixo pode levar à falha do rolamento axial. Quando essa falha ocorre, muitas vezes abre caminho para problemas de contato entre a roda e a carcaça.
Vale a pena notar que quando um turbocompressor é equipado com uma roda de compressor de reposição, especialmente uma que é maior e mais pesada que a original, a vida útil do rolamento axial de 270 graus é significativamente reduzida. Essa redução na vida útil pode ter implicações no desempenho geral e na longevidade da unidade turbocompressor. Portanto, é crucial considerar a compatibilidade e o impacto potencial dos componentes do mercado de reposição no rolamento axial para evitar falhas prematuras e garantir a operação ideal do turboalimentador.
Solução:
Considere aprimorar seu sistema turbo incorporando um rolamento de impulso de 360 graus ou selecionando uma unidade com opção de impulso de 360 graus para desempenho e confiabilidade ideais.
6. Surgimento
O surto do compressor, também conhecido como turbo latido ou chirp, é um fenômeno em que o ar de admissão reverte para fora do compressor. Isso normalmente ocorre quando há um corte repentino do impulso elevado, como quando o acelerador é levantado abruptamente. O ruído que acompanha este evento é causado pelo ar comprimido preso no sistema de admissão, sem outra saída além do retorno pelo turbo. As oscilações podem ser particularmente prejudiciais para a extremidade do compressor do turbo, com ocorrências prolongadas levando a um desgaste significativo no mancal de impulso. Para mitigar os riscos associados às oscilações, as válvulas de purga são frequentemente empregadas em aplicações de alta oscilação.
Os casos mais graves de turbo surge são frequentemente encontrados em veículos com turbocompressão excessiva, onde um turbocompressor foi especificado incorretamente para a aplicação.Por exemplo, em um Dodge Ram 5.9L de 12 válvulas equipado com Cummins e equipado com um turbo BorgWarner S400 de 71 mm, originalmente projetado para um turbo menor na faixa de 54-56 mm, um aumento significativo ocorre em velocidades mais baixas do motor. Nesta configuração, o turbocompressor opera consistentemente dentro da linha de surto, levando a uma vida útil reduzida e potencial falha catastrófica devido ao estresse induzido na roda do compressor.
Solução:
Selecione o tamanho de turbo perfeito para o seu motor para manter o desempenho ideal em todas as faixas de RPM. Evite superdimensionar para evitar picos em baixas RPMs e excesso de velocidade em altas velocidades.
7. Calor Extremo
Quando se trata de turbocompressores, o calor extremo é um fator crítico que pode afetar seu desempenho e longevidade. Os turbocompressores são projetados para suportar altas temperaturas, mas a exposição prolongada a 2.000 graus Fahrenheit pode levar a problemas no lado da turbina (exaustão) do turbo.
Os pontos de falha comuns atribuídos ao calor excessivo incluem rachaduras por tensão no flange de entrada da turbina, bordas erodidas das volutas de entrada da turbina e deformação das pontas das pás da roda da turbina. Esses problemas podem surgir devido a vários fatores, como demandas de alto desempenho, sistema de exaustão restrito, intercooler rachado ou até mesmo filtro de ar entupido.
Embora turbocompressores sejam componentes resilientes, é essencial observar que os danos relacionados ao calor podem se estender além do próprio turbo. O calor excessivo pode potencialmente danificar os componentes internos do motor, como válvulas ou pistões, antes de causar danos significativos à roda da turbina Inconel do turboalimentador. Embora tais ocorrências sejam raras, é crucial estar ciente do impacto do calor extremo no desempenho do turboalimentador e no sistema geral do motor.
Solução:
Monitore a temperatura dos gases de escape com um pirômetro para garantir que você esteja operando dentro da faixa de calor ideal para seu motor e aplicação.
Turbocompressores populares
1. Turbocompressor para Caterpillar
Turbo GTA4502BS Turbocompressor 295-7952 247-2965 10R-7290 Adequado para Caterpillar TH35-C13I CX31-C13I, motor C13
Condição: novo, pós-venda
Número da peça: 295-7952, 247-2965, 10R-7290
Número do motor: C13
Modelo turbo: GTA4502BS
Aplicação: Adequado para Caterpillar TH35-C13I, CX31-C13I
Atualize seu motor Caterpillar TH35-C13I CX31-C13I com o Turbo GTA4502BS Turbocompressor. Compatível com os números de peça 295-7952, 247-2965 e 10R-7290. Aumente o desempenho do seu motor sem esforço.
2.Turbocompressor para Cummins
Novo turbocompressor 3802301 3525720 Turbo H1C Adequado para motor industrial Cummins 6BT
Número da peça: 3528761, 3528762, 3535434, 3535435, 3524427, 3524427H, 3524424
Número OEM: 3802594
Garantia: 6 meses
Condição: novo, pós-venda
Aplicação: 1988-10 Compatível com conjunto gerador industrial Cummins com motor 6BT
Este turbocompressor de escapamento foi projetado para melhorar o desempenho do motor Cummins Industrial 6BT. Possui um compressor de ar e uma bomba de ar que trabalham juntos para gerar mais potência e melhorar a economia de combustível em até 20%. O turboalimentador H1C possui peças fundidas avançadas para fornecer tolerância e equilíbrio ideais para um desempenho confiável do motor.
3. Turbocompressor para Komatsu
HX40W Turbocompressor 6743-81-8040 6743818040 para escavadeira Komatsu PC300-7 PC360-7
Adequado para motor: SAA6D114E-2
Modelo turbo: HX40W
Condição: novo, pós-venda
Número da peça: 6743-81-8040 6743818040
Aplicação: Escavadeira Komatsu PC300-7 PC360-7
O HX40W Turbocharger 6743-81-8040 é projetado especificamente para a escavadeira Komatsu PC300-7 PC360-7, motor SAA6D114E-2, apresentando um compressor de ar de alto desempenho e turbocompressor de exaustão, bem como uma bomba de ar para operação eficiente.
4. Turbocompressor para Volvo
Turbo 04294752 Turbocompressor S200G para escavadeira Volvo EC210B EC240, motor D6D
Número da peça: 04294752, 0429-4752
Modelo turbo: S200G
Número do motor: D6D
Aplicação: Escavadeira Volvo EC210B EC240
Este turbocompressor foi projetado com um potente compressor de ar, turbocompressor de exaustão e bomba de ar para fornecer maior potência, eficiência de combustível e torque às escavadeiras Volvo EC210B EC240 com motores D6D. Com um aumento de 27% no fluxo de ar e uma redução de 8% no turbo lag, este turboalimentador é eficiente e confiável.
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