Los menús de ajuste y las hojas de banco de potencia indican el boost en psi o bar, y las cifras suenan pequeñas frente a la potencia que producen. La razón es simple una vez que separas las dos presiones que intervienen. Las cifras de abajo son física de libro para un motor de gasolina, no mediciones de ningún coche concreto. Para las bases de cómo un turbo o un compresor entrega la presión, ver la publicación sobre turbos y compresores; esta trata de lo que vale cada psi.
Presión manométrica y relación de presión
Un manómetro de boost marca la presión por encima del aire circundante. El aire exterior ya presiona a 14.7 psi (1.013 bar) al nivel del mar, así que la presión en el colector de admisión es la lectura más 14.7. La cifra que importa es la relación de presión:
relación de presión = (14.7 + boost) ÷ 14.7
A 10 psi son 24.7 ÷ 14.7 = 1.68. El motor no ve «10 más», ve un 68% más de presión que con boost cero. En unidades métricas la misma cuenta se aplica: 1 psi son 0.0689 bar, y 1 bar son unos 14.5 psi.
Lo que vale cada psi
Un cilindro tiene un volumen fijo, así que la masa de aire que contiene sigue a la densidad, y la densidad sigue a la presión absoluta cuando la temperatura no cambia. Un motor quema combustible en proporción al aire que tiene, así que, en el caso ideal, la potencia sube al mismo ritmo que la relación de presión. Sumar 1 psi eleva la relación 1 ÷ 14.7 = 0.068, que es alrededor de un 6.8% más de aire por psi medido frente al motor sin sobrealimentar.
Ese 6.8% es una regla para los primeros psi, y se mide frente a la referencia, no frente al escalón anterior. Cada psi extra suma el mismo 0.068 al multiplicador, pero el porcentaje sobre la cifra ya sobrealimentada se encoge. Pasar de 20 a 21 psi suma 0.068 a 2.36, lo que es un aumento de 2.9% sobre donde estabas.
Léelo como un techo. Duplicar el aire requiere unos 14.7 psi, y 15 psi te llevan a 2.02. Ningún motor entrega 3.04 veces su potencia a 30 psi, por las razones de abajo.
La compresión calienta el aire
Comprimir un gas lo calienta. Para un compresor ideal que no pierde calor, la temperatura de salida es
T₂ = T₁ × PR^((γ − 1) ÷ γ)
con γ = 1.4 para el aire, así que el exponente es 0.2857, y las temperaturas en kelvin. Toma aire de admisión a 20 °C (293.15 K) y 15 psi, donde PR = 2.02:
- 2.02^0.2857 = 1.2226
- T₂ = 293.15 × 1.2226 = 358.4 K, que son 85.2 °C
Los compresores reales hacen más trabajo sobre el aire que el ideal. Si la eficiencia del compresor es η, la subida de temperatura real es la subida ideal dividida entre η. La subida ideal aquí es 65.2 K. Con una eficiencia supuesta del 70%, la subida es 65.2 ÷ 0.70 = 93.1 K, así que el aire sale a 113.2 °C. El 70% es una ilustración, no una cifra de ningún compresor concreto.
La densidad es proporcional a la presión dividida entre la temperatura absoluta, así que el aire caliente es más fino de lo que sugiere la relación de presión: 2.02 × 293.15 ÷ 386.4 = 1.53. Of the 2.02 the pressure promised, 1.53 arrives as density, about 24% less than ideal.
El intercooler recupera algo
Un intercooler quita calor al aire comprimido antes de que entre al motor. Si baja la carga a 40 °C (313.15 K), la densidad a 15 psi es 2.02 × 293.15 ÷ 313.15 = 1.89, que es un 23% más que el 1.53 sin enfriar a la misma sobrealimentación. Por eso la misma lectura de manómetro puede significar cantidades de aire muy distintas en dos coches.
A 15 psi: relación de presión ideal 2.02, densidad con un compresor del 70% de eficiencia y sin refrigeración 1.53, densidad con intercooler a 40 °C 1.89. La presión es la misma en los tres casos. Solo cambia la temperatura.
Por qué las ganancias reales son aún menores
La densidad es solo el primer límite. El aire caliente y denso en un cilindro eleva la temperatura durante la compresión, y si el extremo de la mezcla se enciende solo antes de que llegue la llama, aparece la detonación, un pico de presión brusco que puede dañar los pistones. Los motores lo controlan retrasando el encendido, añadiendo combustible para enfriar la carga o reduciendo la relación de compresión, y cada una de esas medidas cede parte de la potencia que el aire extra podría haber producido. El suministro de combustible, la resistencia de las piezas del motor y el agarre de los neumáticos ponen más techos a lo que un boost dado puede aprovechar.
Así que el multiplicador ideal es una guía de dirección y tamaño, no una previsión. Una expectativa razonable es que los primeros psi den cerca del 6.8% cada uno, y que los siguientes den menos por psi, sobre todo sin refrigeración.
En el juego
Pink Slip Kings incluye el boost entre los valores que puedes ajustar al poner a punto, junto con las relaciones de cambio, la transmisión final y las RPM de salida, y tiene un banco de potencia para comparar caballos y par. Su ficha no dice cómo se modelan el boost, el calor o la detonación, así que todo lo anterior es física del mundo real, no una descripción de las reglas del juego. Para ver cómo un cambio de potencia aparece en una curva, lee la entrada sobre la gráfica del banco, y para ver cómo el par llega a los neumáticos, la entrada sobre las RPM de salida.
Pink Slip Kings: Drag Racing es un juego de carreras de aceleración en 3D con controles manuales de salida y cambio, ajuste detallado de relaciones de cambio, transmisión final, boost y RPM de salida, y un banco de potencia. Funciona sin conexión, no tiene anuncios ni compras dentro de la app, y su dinero y sus coches del juego no se pueden comprar ni cambiar por dinero real.