Refletindo sobre a capacidade de compensação de altitude proporcionada pelo turbocompressor

Antes muito discriminado pelo público em geral, o turbocompressor acabou por cair nas graças tanto de uma parcela mais significativa do grande público quanto de profissionais da indústria automotiva como uma das alternativas dotadas de uma relação custo/benefício favorável para conciliar metas de redução de consumo e emissões a uma manutenção de níveis de desempenho compatíveis com os mais diversos cenários operacionais e as preferências do consumidor. Uma característica que também ganhou algum destaque foi a capacidade de compensação dos efeitos da altitude, tendo em vista que a pressão absoluta no coletor de admissão (MAP - Manifold Absolute Pressure) se mantém mais constante mesmo enquanto se vai avançando para altitudes mais elevadas em relação ao nível médio do mar.

Turbocompressor em corte esquemático, com turbina vista pela esquerda, carcaça central ao centro e compressor à direita

Como o eixo do turbo tem a rotação livre, independentemente do virabrequim, tende a apresentar uma variação mais intensa desse parâmetro, numa razão inversamente proporcional à medida que a pressão ambiente se altere tanto pela altitude local quanto por condições meteorológicas para uma determinada pressão absoluta na qual o fluxo de ar vá ser suprido ao coletor de admissão. Assim, em localidades mais altas onde a pressão barométrica é menor, o turbocompressor necessita operar a uma rotação mais elevada para promover uma efetiva compensação de altitude e manter um desempenho mais próximo das condições encontradas ao nível médio do mar. No entanto, é impossível ignorar que o ar ambiente menos denso tende a acentuar o chamado turbo-lag, que é o atraso entre a partida do motor e o momento que a turbina "enche" o suficiente para vencer a inércia e acionar o compressor. Por exemplo, não seria de se estranhar que um veículo equipado com turbocompressor ainda venha a ter respostas mais imediatas logo após a partida em Florianópolis comparado a um similar que esteja trafegando em Lages.

Um dos métodos mais comuns para o controle da pressão de trabalho do turbocompressor é a válvula de prioridade, também conhecida por "wastegate", "blow-off" ou "válvula de alívio, que abre por ação de uma mola sensível à pressão do compressor uma passagem adicional para que uma parte dos gases de escape faça um desvio (bypass) ao invés de adentrar a turbina. No entanto, a pressão não deve ser o único parâmetro para controlar o turbocompressor e assegurar a vida útil desse componente cada vez mais importante não apenas nos motores Diesel mas também em similares com ignição por faísca que sigam o conceito do downsizing. Limitar a rotação máxima do conjunto rotor (eixo, turbina e compressor), ainda que viesse a comprometer a compensação de altitude em localidades com uma distância mais significativa do nível médio do mar, é essencial tanto para minimizar o desgaste quanto para assegurar uma maior precisão na lubrificação e evitar a formação da borra de óleo nos mancais do eixo, principalmente em turbos mais simples que dependem do óleo também para refrigerar a carcaça central. Vale destacar também que uma rotação excessiva do turbo pode acarretar em estol do compressor, causando prejuízos à eficiência do processo de compressão e também ao desempenho do motor.

É inevitável a comparação com os compressores mecânicos conhecidos como supercharger ou "blower", cuja velocidade fica diretamente vinculada à rotação do motor. Ao contrário do turbo, o "blower" é acionado pelo próprio motor, e produz pressão sem alterar a proporção volumétrica entre o fluxo de entrada no compressor e o de saída para o coletor de admissão independentemente da pressão ambiente. Em aplicações automotivas, com destaque para os hot-rods e outros veículos de concepção mais americanizada tradicionalmente dotados de motores V8, é mais comum o uso de blowers de velocidade simples que, se por um lado geram pressão desde a marcha lenta, por outro não permitem uma efetiva compensação de altitude. Até chegaram a ser produzidos superchargers de velocidade variável, aptos a promover um certo grau de compensação de altitude ao comando do operador, mas acabaram restritos a aplicações aeronáuticas numa época em que a aviação ainda dependia mais de motores convencionais como no clássico Douglas DC-3 "Dakota". No entanto, o custo tornava tal recurso pouco atrativo para muitos operadores, que dispensavam uma reserva de potência maior em altitude de cruzeiro pela maior simplicidade mecânica.

Mesmo que a compensação de altitude possa apresentar algumas limitações em condições extremas, o turbo tem reconhecida cada vez mais a importância como um recurso essencial para manter o Diesel competitivo em meio à crescente procura por uma maior "sustentabilidade" do transporte quanto as melhorias que proporciona no desempenho. Permanece, assim, ocupando um lugar de destaque entre tantos desenvolvimentos que impulsionaram o Diesel ao atual patamar de desempenho e economia de combustível.