Turbocompressor (turbo)

O turbocompressor é um dispositivo de sobrealimentação que aumenta a potência e a eficiência de um motor ao comprimir o ar que entra nos cilindros. Os motores atmosféricos aspiram o ar à pressão atmosférica, pelo que a quantidade de combustível que conseguem queimar de forma útil fica limitada pela quantidade de ar que cada cilindro consegue admitir. O turbocompressor ultrapassa este tecto ao concentrar mais ar na mesma cilindrada, permitindo queimar mais combustível por ciclo e, assim, obter mais potência de um motor de determinada dimensão.

Na sua essência, trata-se de uma bomba de ar accionada pela energia residual dos gases de escape. É constituído por duas rodas com palhetas montadas num veio comum, no interior de uma carcaça central estanque. Os gases de escape quentes que saem do motor fazem girar uma turbina de um dos lados; o veio transmite essa rotação a uma roda compressora do outro lado, que aspira e comprime o ar fresco de admissão. O veio pode atingir bem mais de 150 000 rpm, apoiado em chumaceiras lubrificadas a óleo e, com frequência, arrefecidas a água para resistirem ao calor intenso. Uma válvula de descarga (wastegate) desvia o excesso de gases de escape para fora da turbina, limitando a pressão máxima de sobrealimentação e protegendo o motor.

A grande virtude do turbocompressor reside no facto de recuperar energia normalmente desperdiçada sob a forma de gases quentes e velozes, convertendo-a em trabalho útil em vez de queimar combustível adicional para accionar uma bomba. Por isso é nitidamente mais eficiente do que um compressor volumétrico accionado por correia. Como a compressão do ar também o aquece, a maior parte das aplicações de desempenho e dos motores modernos faz passar a carga por um intercooler antes de chegar aos cilindros, restituindo densidade e reduzindo o risco de detonação. O resultado é um ganho assinalável tanto na potência máxima como, quando aplicado à redução de cilindrada, na eficiência do dia a dia.

A sobrealimentação por turbo redefiniu o panorama dos motores modernos através desse princípio de redução de cilindrada (downsizing). Os fabricantes substituíram em larga escala grandes motores atmosféricos por unidades turbo mais pequenas que entregam potência e binário comparáveis, consumindo menos combustível e emitindo menos CO2 em condições típicas, o que ajuda a cumprir as normas Euro cada vez mais exigentes. Um motor a gasolina turbo de 1,5 litros consegue hoje igualar com folga o débito de um antigo 2,5 litros, achatando e alargando ainda a curva de binário para uma condução mais flexível.

O inconveniente clássico é o turbo lag: a breve hesitação entre o momento em que o condutor pede potência e aquele em que a turbina reúne energia de escape suficiente para entregar sobrealimentação. A engenharia moderna reduziu-o em grande medida com rodas mais leves, carcaças twin-scroll e de geometria variável, assistência eléctrica e configurações biturbo. Ainda assim, os turbocompressores exigem manutenção cuidada — óleo limpo, arrefecimento adequado e evitar cortes bruscos com o motor quente — para alcançarem a vida útil prevista. Compreendido em conjunto com o compressor volumétrico, o intercooler, o biturbo e a geometria variável, o turbocompressor continua a ser o principal meio de extrair mais de menos nos motores contemporâneos.