neste segundo post vamos tratar do grande queridinho da atualidade  ele esta presente nos motores mais modernos e nas categorias de ponta do automobilismo  a formula 1 tem  a indy tem e algumas associaçoes brasileiras e americanas de arrancada possuem categorias exclusivas para motor turbo   mas o que ha de tao especial nesse compressor para que ele tenha destaque tanto no uso diario quanto nas tecnologias mais avançadas do automobilismo  e isso que vamos entender       o arroz com feijao dos turbos como ja falamos aqui  quando a valvula de escape abre ha uma expansao imediata dos gases percorrendo os dutos  e sao esses gases carregados de energia nao aproveitada pelos pistoes que movem o rotor da turbina  que alguns chamam de caixa quente   e este move o rotor do compressor  tambem chamado de caixa fria   como ja vimos na primeira parte  quanto maior a velocidade do compressor maior sera a pressao de saida do ar  porem o conjunto rotativo nao  descola  assim que o motor começa a operar  e necessario um fluxo minimo para que isso aconteça  e diversos fatores influenciam esse valor de fluxo minimo     o primeiro fator que vamos abordar e o atrito  dentre as partes rotativas  o eixo e a que sofre maior atrito  pois e ele quem suporta a carga das outras partes moveis  ele gira apoiado sobre mancais  os modelos mais antigos de turbo usam mancais de deslizamento  em geral sao montados em conjunto de tres  dois mancais de deslizamento e um de escora  e sao feitos em uma liga de bronze  eles recebem esse nome devido ao modo de operaçao  onde o eixo desliza sobre um filme de oleo formado sobre os mancais  essa configuraçao gera um atrito significativo  principalmente durante o arranque dos rotores  o que significa um maior tempo de spool     diminuir o lag e sempre um dos desafios para os turbos  e reduzir o atrito e um dos caminhos para o sucesso  sabendo disso os fabricantes desenvolveram uma nova tecnologia de mancais  chamados de mancais de rolamentos  estes consistem de um par de rolamentos angulares montados no mesmo cartucho  por serem angulares os rolamentos dispensam o mancal de escora para conter o passeio axial  essa caracteristica e importante pelo fato do mancal de escora ser um dos elos mais frageis em qualquer maquina  outro fator que traz vantagens num mancal de rolamentos e a necessidade de um menor volume de oleo  isso reduz os riscos de vazamento nos selos e coqueamento do lubrificante     essas nao sao as vantagens mais importantes dos mancais de rolamento  pois mancais de escora podem ser fabricados com materiais e dimensoes mais robustas  a grande sacada nesse caso e a reduçao da area de contato e consequentemente do atrito  sendo assim  se tivermos dois turbos com geometria igual  porem equipados com mancais diferentes  aquele equipado com mancais de rolamento tera um lag menor   porem nao ha so vantagens quando falamos de dos ball bearings  este tipo de mancal sofre aquecimento severo quando opera em altas velocidades  como sabemos a velocidade do rotor tem relaçao direta com a pressao produzida  ou seja  quando voce quiser colocar seu turbao para operar nos  treizkilimei nu busti  tenha atençao ao limite de velocidade recomendado  pois em casos mais graves os mancais podem travar e causar uma falha catastrofica do turbocompressor     acabamos de falar sobre o aquecimento por excesso de velocidade  mas essa nao e a unica e muito menos a principal fonte de aquecimento para o turbo  o calor que vem do sistema de escape  e consequentemente da turbina  e o maior causador de problemas para o conjunto central   enquanto o turbo esta operando o oleo que lubrifica tambem refrigera os mancais e eixo  mas quando o motor para  o calor e conduzido para as zonas mais frias  entao a temperatura da carcaça central se eleva  e o filme de oleo residual começa a formar depositos de coque  se esse ciclo se repetir constantemente ou se abusos maiores acontecerem  como dar aquele role maroto na madruga e logo depois de parar o carro desligar o motor  o turbo provavelmente tera uma falha catastrofica e encontraremos um eixo azulado  mancais fundidos e coque     para proteger o conjunto central desses riscos os fabricantes desenvolveram um novo modelo de carcaça central  ela contem uma camara para circulaçao de agua  esta opera como sistema de refrigeraçao auxiliar durante a operaçao do motor  mas a grande sacada acontece quando este para  pois  a agua pela sua grande capacitancia termica mantem todo o conjunto central em uma faixa segura de temperaturas  esse sistema pede atençao para que funcione corretamente apos a parada do motor  e aqui vamos dar as dicas de montagem para que as falhas nao aconteçam     primeiramente temos que entender o funcionamento do sistema  como nao ha bombeio forçado quando o motor para  entao temos que aproveitar a corrente convecçao do fluido contida na carcaça  para isso temos que criar um termossifao  onde a saida de agua  quente  deve ser mais alta que a entrada  fria   pesquisas dos fabricantes mostraram que um angulo de 20° apresentam os melhores resultados de refrigeraçao  o segundo quesito e que a linha que sai da carcaça deve ter o minimo de curvas possivel  e nao deve de forma nenhum se tornar descendente em seu caminho ate o tanque de expansao  seguindo essas referencias voce garante que a agua nao fique estagnada dentro da carcaça e assim acabe com a temperatura mais alta que o ideal     outra modificaçao criada pelos fabricantes visando melhores respostas sao as volutas twin scroll  por aqui chamadas de duplo fluxo  essa configuraçao tem o objetivo de dividir o fluxo dos gases de acordo com a ordem de igniçao  normalmente pareando os cilindros 1 ≈ 4 e 2 ≈ 3  dessa forma o pulso de exaustao do cilindro seguinte nao interfere na fase de cruzamento e admissao do cilindro anterior  entao a distribuiçao dos pulsos sem interferencia permite que o motor respire melhor e consequentemente a turbina acelere mais rapido     controle e proteçao do turbo   eu nao preciso repetir que turbocompressores sao movidos pela energia de escape  e quanto maior o volume de gases maior sera a velocidade do turbo  so que  voces ja pararam pra pensar no que acontece se nao houver um meio de controlar o fluxo de gases que entra na turbina  como voces devem ter imaginado  ela vai acelerar ate o limite de vazao dos gases  mas junto com essa aceleraçao descontrolada varias situaçoes de alto risco acontecem  vamos listar algumas abaixo     dano ao motor pelo excesso de pressao de admissao;   dano ao conjunto movel do turbo por sobre velocidade;   ocorrencia de surge no compressor    por isso e necessario um meio para  a partir de um ponto determinado  controlar o fluxo na turbina e consequentemente a pressao de saida do compressor  essa funçao e executada por uma valvula de by pass  a wastegate  ela permite a passagem dos gases para o duto de escape sem que eles passem pelo rotor  ha dois tipos de valvula  as internas  que ficam localizadas na propria voluta da turbina  e as externas  que sao instaladas no coletor de escape antes da turbina  em instalaçoes oem normalmente encontramos turbos com wastegates integradas  pois a otimizaçao de espaço e custo pesam muito no projeto de um fabricante de carros  para aplicaçoes customizadas uma valvula externa oferece mais opçoes em instalaçao e melhores resultados em controle     assim como o sistema de refrigeraçao  a instalaçao de uma wastegate externa pede atençao a certos detalhes para que ela tenha o melhor controle possivel  primeiro  a pressao de referencia para a cabeça da valvula deve vir preferencialmente do compressor  pois a referencia deve evitar oscilaçoes significativas  segundo  a wastegate deve ter sua tomada instalada de preferencia em oposiçao ao fluxo de entrada da turbina  como mostra a foto acima  a valvula foi instalada numa curva  de forma que o fluxo vai de encontro a face do pluge  essa configuraçao faz com que a força de oposiçao gerada pelos gases de escape nao sofra amortizaçao  com essas duas atitudes o controle de pressao sera mais confiavel     alem do controle da pressao e velocidade do turbo  precisamos garantir a segurança do compressor  quando a borboleta fecha e o compressor continua enviando ar pelos dutos de admissao  o fluxo cai e a pressao se eleva a ponto tal que o volume localizado na descarga do compressor possui muito mais energia que aquele localizado na admissao do compressor  esse diferencial alto associado ao baixo fluxo no sentindo da admissao  criam uma tendencia de inversao do fluxo  a inversao ocorre ate o momento quem que o diferencial de energia cai  mas o ciclo se repete mais vezes  a esses eventos damos o nome de surge  o video abaixo mostra o surge ocorrendo em uma turbina industrial  vejam como a manta filtrante na admissao do compressor e soprada para longe e a pressao na descarga oscila acima e abaixo do valor de operaçao normal  isso se deve a reversao do fluxo  o som da reversao tambem e bastante caracteristico do surge   [youtube id= bc57dqiz62q  width= 620  height= 350 ]  o surge e malefico ao turbo devido aos esforços aplicados ao eixo e principalmente ao mancal de escora  todo o conjunto rotativo e deslocado de encontro a voluta do compressor  como o mancal de escora e projetado para conter esse movimento  este acaba recebendo toda a carga anormal nesse deslocamento  alem disso  durante o surge o compressor e desacelerado bruscamente  enquanto a turbina mesmo que por fraçoes de segundo mantem a mesma velocidade e potencia  entao o eixo recebe essa carga sofrendo torçao  entao agora voce entende porque o surge e tao perigoso  se ele acontecer seguidamente  tenham certeza que vamos achar partes do turbo dentro das camaras  mas o video acima mostra um turbocompressor industrial  gigante  com muita energia  certo  que tal vermos como isso acontece num carro  entao prestem atençao no que acontece com esse skyline   [youtube id= ncj6spwl1cu  width= 620  height= 350 ]  o video mostra o surge ocorrendo em uma situaçao diferente da que relatamos acima  notem que a situaçao acontece durante plena aceleraçao do motor  significa que o compressor ultrapassou o limite de surge  a pressao de trabalho e muito alta para a vazao de ar que existe naquele momento  com isso a energia acumulada na descarga e maior que a encontrada na admissao do turbo  entao o surge acontece  o balanço de energia tende a se igualar  o compressor volta a comprimir  a pressao sobe novamente  mas nao ha ar suficiente e o surge acontece outra vez  esse ciclo se repete enquanto o tuner nao alivia o pe do acelerador  e nesse meio tempo o eixo sofreu abusos consecutivos  e se for o caso  o mancal de escora tambem  e como o proprio video diz  this is the most dangerous type of surge  the kind that kill turbos and motors   pura verdade  e o tipo mais perigoso de surge  o tipo que mata turbos e motores  como eu disse certa vez para o meu amigo murta  esse e o som do seu turbo gritando por ser torturado  entao amigos evitem o surge  evitem ao maximo e preservem seu investimento     entao como proteger o seu turbo contra o surge  simples  instale uma valvula de alivio  a valvula de alivio  tambem conhecida como blow off valve  bov   atua no momento em que em que a pressao no duto de descarga eleva se acima do valor ajustado  aliviando parte da pressao contida ali e assim afasta o risco de reversao do fluxo de ar  essa valvula pode aliviar para a atmosfera  com aquele espirro caracteristico  ou para a admissao do turbo  tornando o sistema silencioso  por isso essa opçao normalmente e adotada para os veiculos turbo de fabrica   a valvula de alivio deve ser instalada entre o turbo e a borboleta  antes de qualquer injeçao de combustivel  para que a mistura inflamavel nao seja liberada dentro do cofre  ela deve estar o mais proximo possivel da borboleta  pois e ali onde se inicia a onda de elevaçao da pressao no duto  a valvula deve ser instalada apos o intercooler  pois este possui uma grande capacitancia  o que interfere na atuaçao da valvula e poe em risco o compressor  outro ponto importante e que a blow off deve receber uma referencia de pressao vida do proprio duto de admissao antes da borboleta  pois este sinal serve para equalizar a força de atuaçao sobre o plugue da valvula  permitindo assim que somente a força da mola seja responsavel pelo set de atuaçao     outra forma de proteçao criada pelos fabricantes e a recirculaçao dinamica  ela ocorre no momento em que a pressao na area dos orificios de sangria se eleva acima do que seria o normal para aquele ponto  o surto de pressao nesse ponto so ocorre se houver um surge acontecendo  entao nesse momento a onda de pressao entra pelos orificios e recircula para a admissao do compressor  dessa forma o fluxo inverso e evitado em parte  reduzindo a quantidade de energia que parraria por todas as laminas do rotor     essa mudança alem de proteger de eventos especificos  como o fechamento da borboleta  faz a linha de surge recuar nas zonas de maior compressao  o exemplo de mapa acima mostra na zona em verde o quanto a linha de surge  vermelha  recua  isso permite que o turbo trabalhe com pressoes mais altas em vazoes mais baixas  o que significa que compressores maiores podem ser acoplados a turbinas menores e assim um range maior de configuraçoes e possivel     alem do basico   depois de entendermos a funçao de cada componente  agora e hora de falarmos da  pegada  do turbo  entendermos como cada componente influencia o momento em que o compressor entra em plena carga  vamos nessa     conhecer a geometria do turbo e essencial para determinar o tempo de spool  e quando falamos de geometria a primeira ideia que vem a cabeça e a abreviatura a/r  na verdade a/r e uma formula  que da a razao entre a area a da secçao transversal  admissao para a turbina e descarga para o compressor  e o raio r entre o centro do eixo e centroide da area que citamos anteriormente  essa relaçao determina a geometria da voluta  ela e mais significativa para a turbina que para o compressor  pois a area tem relaçao inversa a velocidade do fluxo  e a velocidade com que os gases entram no rotor da turbina e mais importante que a velocidade do ar que sai do compressor   relaçoes menores nos dizem que a turbina tera um tempo de aceleraçao menor  entao ela estara  acordada  ja nas baixas rotaçoes  a/r’s maiores mostram que a turbina precisa de um fluxo maior para entrar em açao  entao o lag vai ser desta vai ser maior  no entanto aquela mesma turbina que pega mais cedo tambem tende a morrer mais cedo  isso acontece por conta da restriçao gerada  com maior velocidade devido a menor area  o fluxo dos gases tende a entrar nas pas do rotor de forma mais tangencial  e esse angulo se traduz numa maior restriçao ao fluxo em altas rotaçoes  essa restriçao gera contrapressao no escape e dificulta a  respiraçao  do motor   o contrario tambem e verdadeiro  pois a turbina com maior a/r tem seu fluxo entrando no rotor num angulo mais proximo ao perpendicular  isso permite uma vazao de gases muito maior e que gera baixa restriçao  isso se reflete num menor back pressure  entao o motor continuara com bastante folego nas rotaçoes mais altas     porem a relaçao a/r pode ser equivocada em certas situaçoes  na verdade  em grande parte das situaçoes  quando falamos sobre a voluta da turbina  isso se deve aos formatos complexos usados pelos fabricantes na produçao das volutas  veja o exemplo na imagem acima  a mesma area em posiçoes diferentes acaba criando raios diferentes  e consequentemente a/r distintas  entao para referencias corretas de comparaçao busque sempre a area e nao somente o a/r  mais uma informaçao importante e que esse tipo de comparaçao so e valida se os turbos tiverem rotores de mesmo diametro  e mais  o rotor da turbina normalmente passa a operar em plena carga quando a velocidade de entrada dos gases ultrapassa os 20 metros por segundo  por isso um coletor bem dimensionado para o seu turbo tambem e importante  se voce quer saber um pouco mais  leia isso aqui    e o diametro nos leva ao segundo ponto de analise na geometria do turbo  o trim  este determina a razao entre os diametros de admissao e descarga dos rotores  tanto do compressor quanto da turbina  o trim nos da referencia da capacidade de vazao para o rotor  outros fatores como numero e angulo de laminas tambem e determinante  mas nao vamos discuti los agora   essa capacidade e um fator que influencia mais o compressor que a turbina  pois a vazao maxima e um fator mais importante para o compressor que para a turbina  a nomenclatura para admissao e descarga deve seguir sempre o sentido de fluxo  entao  como mostra a imagem acima a admissao do rotor do compressor e o menor diametro e a descarga o maior  ja para o rotor da turbina a admissao e o maior diametro e a descarga o menor     a formula acima nos mostra como encontrar o trim de um rotor  quanto maior o valor de trim encontrado  maior a capacidade de vazao do rotor  alem disso  se tivermos um dos valores de admissao ou descarga  tendo o trim podemos encontrar a medida faltante   [youtube id= chmslpjs7us  width= 620  height= 350 ]  o trim nos leva a outra questao  os turbos hibridos  o video acima mostra a usinagem de uma voluta de compressor  isso e feito para que um turbo original do fabricante possa receber um rotor de compressao maior  por essa combinaçao o turbo e chamado de hibrido  com a mudança vem uma maior capacidade de vazao e compressao  mas tambem ha efeitos colaterais  um rotor maior tem uma maior inercia rotativa  alem de executar mais trabalho pois ele comprime uma massa de ar maior  tudo isso significa um tempo de spool maior quando comparado ao rotor anterior  porem o maior efeito colateral esta na capacidade de compressao mais alta   um rotor maior tem uma velocidade tangencial de lamina maior para a rotaçao de trabalho  consequentemente para uma determinada vazao de ar   como ja falamos no post anterior  um compressor centrifugo transforma a velocidade  energia cinetica  em pressao  energia pneumatica   entao se temos uma maior velocidade tangencial  isso se traduz em uma maior força centrifuga aplicada ao ar e essa maior energia se transforma em mais pressao para uma determinada rotaçao   mais pressao para uma menor vazao nos leva em direçao ao surge  e isso acontece com o turbo em plena carga  lembram do skyline no video la em cima  pois e  esse e o maior risco de um turbo hibrido