Un sobrealimentador es uno de los métodos más antiguos de agregar potencia a un motor, por lo que no es de extrañar que los corredores de todo el mundo siempre hayan encontrado formas de aprovechar esa potencia para hacer que sus autos sean más rápidos. El supercargador ha sido un elemento básico en las carreras de resistencia desde que comenzó el deporte, desde las primeras barras calientes en las salinas hasta los inicios de las carreras de combustible Superior. Los dos tipos más comunes de supercargadores en las carreras de resistencia son las raíces y los sopladores de tornillo que se pueden ver sobresaliendo de las campanas de diferentes autos de carreras en lugares de todo el mundo. Hoy, vamos a echar un vistazo a estos supercargadores para discutir su funcionamiento interno y cómo son tan similares pero tan diferentes.
Debido a que un motor actúa como una bomba de aire gigante, la mejor manera de obtener más potencia es aumentar la cantidad de aire que fluye a través de él. El sobrealimentador fuerza más oxígeno en el motor, lo que permite que se queme más combustible, y eso a su vez crea una mayor potencia de salida. Las raíces y sopladores de tornillo que se ven en la pista pueden parecer que traen aire al motor de la misma manera, pero en realidad hay algunas diferencias en cómo funcionan.
Los sopladores han sido parte de las carreras de resistencia desde sus primeros días y los sopladores antiguos todavía se pueden ver en autos nostálgicos como estos.
El soplador Roots
El sobrealimentador roots actúa como una gran bomba de aire de desplazamiento positivo en la parte superior de un motor y es lo que el combustible NHRA Top y los divertidos autos usan para hacer su potencia. Dentro del soplador, hay dos rotores que normalmente tienen tres lóbulos cada uno, y son los que mueven el aire dentro de la carcasa. El aire se mantiene dentro de los bolsillos que están alrededor de los lóbulos y luego se mueve desde la entrada hasta el lado de descarga del lóbulo. A medida que se hace esto, los rotores mueven más aire del que el motor puede ingerir, creando impulso dentro del colector del sobrealimentador.
Darren Mayer, propietario de DMPE Inc, es un experto en sobrealimentación y sus partes. Proporciona más información sobre lo que constituye el soplador de raíces moderno.
«Los rotores dentro del soplador son un diseño helicoidal de tres lóbulos. El rotor tiene tres lóbulos macho y el área entre ellos que acomoda el rotor opuesto se llama raíz. Todos los rotores de rendimiento modernos tienen tiras de teflón de sellado mecanizadas en ellos que son reemplazables. El estuche es una carcasa de palanquilla o fundición que alberga los rotores. La carcasa proporciona un orificio de sellado para que los rotores entren y una ubicación para que los centros del rotor dirijan el aire dentro y fuera de la unidad, junto con una forma de montar el sobrealimentador en el motor.»
Aquí hay algunos ejemplos de diferentes raíces soplador caso de los diseños de DMPE.
Los sopladores de raíces a menudo se refieren a un número como 8-71 o 14-71. Estos son solo números aleatorios asignados, pero tienen un significado único. «Los números se derivan de los camiones diesel GM originales que tenían un soplador roots llamado 6-71», explica Mayer. «Ese soplador tenía un rotor de 15 pulgadas de largo. A partir de ese día, un soplador de rotor de 15 pulgadas se llama 6-71, un rotor de 16 pulgadas de largo se llama 8-71, y un rotor de 19 pulgadas de largo es un soplador de 14-71. Como puede ver, cuanto mayor sea el número, más largo será el rotor y más potencia producirá.»
El soplador de tornillo
El soplador de tornillo puede tener un aspecto similar a un soplador de raíces, sin embargo, funciona de manera diferente. El soplador de raíces actúa como una bomba para el aire a medida que entra en el motor, mientras que el soplador de tornillo es más como un compresor de aire en la forma en que fuerza la atmósfera al motor.
Un soplador de tornillo es capaz de enviar el aire al motor de una manera más eficiente, ya que los rotores que capturan el aire se reducen de tamaño a medida que se giran, lo que a su vez hace que el aire se comprima a medida que se introduce en el colector.
En este soplador de tornillo PSI puede ver cuán diferente es el diseño de la carcasa y el rotor en comparación con un soplador de raíces.
El tornillo ventilador requiere menos energía para hacer la misma cantidad de trabajo en comparación con las raíces del soplador. – Darren Mayer
Al igual que el soplador de raíces, el soplador de tornillo está compuesto por una carcasa que alberga los dos rotores y otras partes que fuerzan el aire al motor. Los rotores del soplador de tornillo son muy diferentes, ya que están diseñados para parecerse más a las roscas de un tornillo, de ahí el nombre de soplador de tornillo. El aire se introduce en el soplador a través del puerto de entrada de aire y luego pasa por la parte inferior al colector después de que pasa a través de los rotores y se presuriza, formando impulso.
Otra diferencia; el soplador de tornillo no utiliza el mismo sistema de numeración para el tamaño de los rotores que residen dentro de la carcasa, sino que utiliza una clasificación de letras como un Rotor en C o un Rotor en D. La letra indica cuán grande es el rotor, y el más grande del mercado es el Rotor en C y se usa típicamente en formas de carreras donde no hay límite en el tamaño del rotor. El rotor D es el tamaño de rotor más grande permitido en la competición de NHRA para aquellos corredores que usan un soplador de tornillo.
La mayor ventaja que proporciona el diseño del soplador de tornillo es lo eficiente que es sobre el soplador de raíces cuando se trata de producir energía. «El soplador de tornillo requiere menos energía para hacer la misma cantidad de trabajo en comparación con el soplador de raíces. Dada la misma presión del colector de 40 psi, los sopladores de tornillo requieren en promedio 400 caballos de fuerza menos para generar esta cantidad de impulso. Esta reducción de la potencia requerida se entrega al cigüeñal para su uso en la aceleración del vehículo, en lugar de operar el sobrealimentador», explica Mayer.
Soplador de raíces Vs El Soplador de tornillo
Cuando se trata de ello, el objetivo de un soplador de raíces y tornillo es el mismo; mueva tanto aire al motor como sea posible para aumentar la potencia. Lo bien que se hace entre los dos es donde surgen las grandes diferencias y muestran qué soplador puede producir más potencia.
Andy Severyn, John Sears y Chelsea Clark son el grupo central de personas que manejan Supercargadores PSI, uno de los nombres más importantes en el mercado de sopladores de tornillo y raíces. Han pasado años perfeccionando ambos tipos de soplantes y saben lo que se necesita para hacer una gran potencia con cada uno.
Raíces Soplador Overdrive
Una de las raíces del soplador puede tener una cierta cantidad de overdrive basa en la clase en la que están. Janis explica cómo funciona la sobremarcha en un soplador de raíces. «Aunque uno pensaría que girar un supercargador a una sobremarcha más alta generaría más potencia, no siempre es el caso. En realidad, creará una gran cantidad de calor en el sobrealimentador, lo que hace que la temperatura de admisión aumente, lo que hace que su subida sea mucho más difícil. En nuestro caso particular, la NHRA exige que nuestro supercargador tenga un límite de sobremarcha de 16.5 por ciento de sobremarcha. Esto significa que con la combinación de poleas de la polea superior y la polea inferior, el soplador gira un 16,5 por ciento más rápido que las RPM reales del motor. Va de la mano sin importar la combinación de overdrive que esté utilizando.»
Según Severyn, el soplador de tornillo es el claro ganador cuando se trata de producir más potencia debido a la eficiencia que proporciona.
» El soplador roots funciona más como una bomba de aire con piezas que se tocan en el interior causando calor y fricción, y solo puede girar a 13,500-14,000 rpm antes de que comience a crear más calor que impulso. El calor y la fricción hacen que el soplador de raíces sea mucho menos eficiente y no pueda mover tanto aire como el soplador de tornillo.
«El soplador de tornillo es más eficiente y puede girarlos a 24,000 a 26,000 rpm y aún así tener más espacio para crear energía, pero no hay culatas de cilindro que puedan usar el nivel de aire que un soplador de tornillo puede producir. Los sopladores de tornillo son el camino a seguir si desea obtener la máxima potencia porque son eficientes y se necesita menos potencia para girarlos.»
Para aclarar aún más el hecho de las diferencias de eficiencia entre los dos sopladores, simplemente observe cuánto aire puede desplazar un soplador de raíces y un soplador de tornillo en función de sus tamaños. Los sopladores de 14-71 raíces más grandes son capaces de desplazar más de 540 pulgadas cúbicas de aire, mientras que un soplador de tornillo de rotor en C generalmente desplaza solo 472 pulgadas cúbicas de aire, pero puede hacerlo de manera más eficiente y producir una carga de aire mucho más fría sobre el soplador de raíces.
Mike Janis, Jr. de Mike Janis Superchargers ha estado ayudando a la gente a hacer una gran potencia con sopladores de raíces y de tornillo para todo tipo de carreras durante muchos años. Explica en términos muy simples exactamente por qué el soplador de tornillo es capaz de producir más potencia que el soplador de raíces en un motor determinado.
«Un soplador de tornillo toma aproximadamente 150 caballos de fuerza para que el motor gire los rotores, mientras que un soplador de raíces toma más de 500-600 caballos de fuerza para hacer lo mismo. Los rotores tipo tornillo se enredan de manera muy diferente y pueden girar muy fácilmente debido a su forma de tornillo.»
Un juego de rotores de tornillo a la izquierda, raíces a la derecha.
Un soplador de tornillo toma aproximadamente 150 caballos de fuerza para que el motor gire los rotores, mientras que un soplador de raíces toma más de 500-600 caballos de fuerza para poder girar los rotores. -Mike Janis Jr
Hay varios factores que pueden jugar en la elección de un corredor hará entre estos dos métodos de inducción forzada. Antes de que un corredor salga y recoja el rotor en C más grande o el soplador 14-71 que pueda encontrar, realmente necesita comprender cómo el soplador jugará en su combinación, estilo y clase de carreras que hará. Con raíces y sopladores de tornillo, lo más grande no siempre es mejor, y puede meterte en problemas rápidamente.
Según Severyn, necesitas saber cuáles son tus objetivos con la clase que vas a competir antes de elegir un soplador. «Una de las grandes cosas que debes tener en cuenta es el tipo de carreras que estás haciendo y dónde. Hace poco tuvimos un cliente al que le encantaba su soplador de tornillos, pero el problema era que las orugas que iba a usar no podían contener la potencia que estaba creando. Dado que el soplador era demasiado eficiente en la generación de energía, era mejor para ellos ir a un soplador de raíces para aprovechar al máximo la combinación.»
Otro factor son las reglas de clase. Debido a la eficiencia de un soplador de tornillo, por lo general, el uso de un soplador de tornillo en una clase específica conlleva una fuerte penalización de peso, si es que está permitido. «Muchas veces un automóvil con soplador de raíces puede pesar mucho menos que un automóvil con tornillo, a veces hasta 300 libras menos. Debido a esto, la penalización de peso en el soplador de tornillo podría desempeñar un papel en la elección debido a lo que se necesitaría para que el soplador de tornillo versus el soplador de raíces funcionaran con ese peso», dice Severyn.
Diferentes organizaciones y eliminadores tienen diferentes reglas y limitaciones en sobrealimentadores; en algunos casos, se permiten tornillos y raíces con penalizaciones de peso dependiendo de la elección.
La limitación de los sopladores también marca la diferencia en la frecuencia con la que se usan, según Janis. «Todo depende de la clase y la aplicación que esté ejecutando. Por cada 1.000 sopladores de raíces que hay, tienes suerte si hay un soplador de tornillo que se utiliza para esa proporción. Los sopladores de raíces son mucho más comunes y aceptados en el mundo de las carreras en general.»
La forma en que el soplador se sienta en el motor presenta otra diferencia en su rendimiento, y ahí es donde entra en juego un soplador de retroceso. «Retrocedimos el sobrealimentador para permitir que las características de flujo de aire del sobrealimentador alimentaran mejor los ocho cilindros. Realmente quieres que cada cilindro lleve la misma carga. Si el soplador está demasiado adelantado y los cilindros delanteros obtienen proporcionalmente más aire, necesitarán más combustible para mantenerlos contentos. Por lo tanto, están haciendo más trabajo que los otros seis. Al mover el soplador hacia atrás, podemos cuadrar el motor y hacer que haga el trabajo de manera más uniforme», explica Mayer.
Los dragsters de combustible superior y los coches divertidos utilizan sopladores de estilo retraído para ayudar a distribuir mejor el aire en los motores volátiles.
La transmisión detrás del motor, sin importar el tipo de soplador, debe ser capaz de manejar el nivel de potencia que el motor está apagando. En la experiencia de Mayer, el tipo de transmisión no importa un bit al soplador, pero se reduce a cómo se apaga la energía. «Al motor sobrealimentado no le importará a qué transmisión se ha conectado, pero al vehículo definitivamente le importará. La forma de multiplicar la potencia y usarla es una gran parte de las carreras de resistencia, por lo que asegurarse de que la transmisión pueda utilizar la potencia del soplador es clave», explica Mayer.
El nivel de RPM al que gira el motor y el soplador es lo que marca la diferencia en la selección de la transmisión y en cómo se aplica la potencia. «Una configuración de embrague o convertidor reaccionará de manera diferente en cómo se aplica la potencia y dónde. Otra diferencia con la transmisión es cómo escenifica el automóvil; a un soplador de tornillo le gusta escalonar a RPM más altas debido a la forma en que el soplador genera energía», dice Severyn.
Fundamentos de la potencia del soplador
Las raíces y los sopladores de tornillo son solo una pequeña parte de la ecuación de alto rendimiento que se encuentra debajo del capó de un coche de carreras de inducción forzada. El motor está construido alrededor del soplador y, dado que tanto las raíces como los tornillos están permitidos en cualquier clase en la que participe el corredor, sus opciones pueden ser bastante abiertas en qué ruta van. La mejor elección en cabezales, colectores y tamaño de motor se ve más directamente afectada por la clase y el soplante que permitirán, porque la combinación debe coincidir con lo que funcionará mejor con ese tipo de soplante en particular.
» En los viejos tiempos, necesitaría usar un Chevy de bloque pequeño porque podían lidiar con las RPM más altas que le lanzaría con un soplador. Ahora, con estos motores modernos, como Brad Anderson, Alan Johnson o Noonan, puedes girar un motor más grande a RPM más altas. Se trata de mantener el tren de válvulas unido. Las relaciones de compresión también juegan en él en función de la combinación; es posible que un tipo ejecute un motor de soplador de raíces en 8:1 mientras que otro funciona en 10:1 con un soplador de tornillo en alcohol. Habla con diferentes tipos y obtendrás muchas respuestas diferentes sobre lo que funciona mejor, pero no hay una respuesta definitiva real», explica Severyn.
El estilo y el diseño de inyector de sombreros varía a través de la junta para ambos tipos de sopladores.
El sombrero del inyector también juega un papel en la forma en que el aire fluye hacia el soplador, y eso puede influir en la cantidad de potencia que el soplador es capaz de crear, independientemente del tipo de sobrealimentador. Según Mayer, el lugar donde se coloca el sombrero del inyector tiene tanto que ver con la cantidad de energía que produce como con el tamaño. «Si pones un sombrero de combustible superior en un auto con puerta, realmente no hará más impulso. El trabajo del sombrero del inyector es llevar la mejor carga de aire al sobrealimentador como sea posible. Un dragster requiere que el sombrero esté por encima del conductor, para que esté colocado en aire limpio. Un coche de puerta y un Coche Divertido pueden aprovechar el aire acelerado por la forma del cuerpo mientras conduce por el aire.»
Janis está de acuerdo con Mayer cuando se trata de la tecnología de sombrero de inyector. «Los sombreros inyectores de hoy en día, en general, proporcionan mucha más potencia que cualquiera de los sombreros más antiguos. Hay muchas formas y tamaños diferentes, que pueden estar hechos de fibra de carbono o aluminio y ayudar a dirigir el flujo de aire de manera diferente y crear la transición más suave posible al sobrealimentador.»
Los motores de pulgadas cúbicas grandes, como el motor nitroso de 900 pulgadas cúbicas, no pueden girar lo suficientemente fuerte como para usar realmente el soplador, ya que son RPM limitadas. – Andy Severyn
Los motores que se utilizan con raíces y sopladores de tornillo son ligeramente diferentes de lo que puede ver en un automóvil turbo o nitroso. Los motores de pulgadas cúbicas más grandes, como los que se ven en un automóvil nitroso, apagan su potencia con grandes cantidades de torque, mientras que los motores más pequeños obtienen su potencia a partir de la cantidad de RPM que pueden girar. Estos motores de pulgadas cúbicas más grandes simplemente no pueden girar lo suficientemente fuerte como para usar realmente el soplador, ya que sus RPM son limitadas.
» Realmente no hay razón para poner un soplador en un motor que tiene un gran desplazamiento. Los sopladores generan tanto par y potencia que, cuando empiezas a ser tan grande, en realidad empiezas a ir en la otra dirección cuando se trata de generar potencia», dice Janis.
No importa si el corredor utiliza un soplador de raíces o un soplador de tornillo, ¡no necesita una tonelada de pulgadas cúbicas para hacer potencia con ninguno de los dos!
Según Severyn, esto se ilustra aún más cuando se observa cómo se comporta un soplador de tornillo con un tamaño de motor y por qué no se ven motores de montaña en el mundo de los sopladores. «Los grandes motores de pulgadas cúbicas, como un motor nitroso de 900 pulgadas cúbicas, no pueden girar lo suficientemente fuerte como para usar realmente el soplador, ya que están limitados por RPM. Si tratas de hacer girar uno de esos grandes motores lo suficientemente fuerte como para usar un soplador, el tren de válvulas volaría aparte. El soplador de tornillo es tan eficiente que no necesita todas las pulgadas cúbicas adicionales para crear la potencia como lo hace un motor nitroso o turbo de gran pulgada cúbica.»
Tanto las raíces como los sopladores de tornillo son excelentes formas de obtener una gran potencia en cualquier clase de carreras, y quizás sean la forma más probada de agregar potencia en el juego. La elección de qué soplador usar realmente se reduce a lo cómodo que se siente con una combinación, el estilo de carrera y las reglas de la clase. Cada soplador tiene sus propias ventajas y puede ayudar a impulsar tu coche de carreras a nuevos niveles de velocidad y rendimiento en cualquier fin de semana de carrera.