tdi grupo vag: siglas revolucionarias

TDI GRUPO VAG: SIGLAS REVOLUCIONARIAS
La incesante evolución de las mecánicas TDI las ha llevado a ofrecer elevadas prestaciones
y consumos contenidos con mecánicas de gasóleo. Hoy, TDI es a Diesel lo que GTI a
gasolina, el grupo Volkswagen creó ambas denominaciones, y la evolución de sus motores
de gasóleo ha creado lo que, merecidamente, se denomina ya GTI Diesel.
Elevadas cifras de potencia, disminución de ruidos, alto placer de conducción, los Diesel de
hoy nada tienen que envidiar a sus hermanos de gasolina, suponiendo en muchos casos una
compra mucho más aconsejable incluso para quien desea elevadas prestaciones. Pero,
¿Cómo y cuándo comenzó esta pequeña revolución? ¿A partir de qué momento los
vehículos Diesel dejaron de tener fama de sucios, lentos y ruidosos? El grupo Volkswagen
ha tenido gran parte de culpa, aunque no ha sido el único artífice de tan importante
transformación.
El motor de gasolina fue patentado en 1876 mientras que el primer esbozo de
funcionamiento del Diesel lo fue en 1892 (el motor fue patentado en 1907) 16 años después
que el de ciclo Otto. Eso sí, la primera vez que un motor Diesel dio realmente sus primeros
giros sucedió a finales de 1896. En ese momento sus homólogos de ciclo Otto habían
superado ya por dos años su mayoría de edad.
Teniendo en cuenta dichos datos resulta aún más llamativa la evolución de los motores de
gasóleo y su cada vez mayor acercamiento a los de gasolina en términos de potencia y
prestaciones (en consumo siempre han sido mejores) Lo de su menor consumo no debe sin
embargo resultar extraño, pues el objetivo de Rudolf Diesel (inventor de los motores con el
ciclo que lleva su nombre) fue crear una mecánica de mayor eficiencia termodinámica.
El turbocompresor fue la primera gran revolución de los Diesel. De un lado, y gracias al
aumento de aire que permite entrar en los cilindros, mejora el llenado de los mismos,
aumentando el par motor. De otro, su entrada en funcionamiento hace que la velocidad a la
que el motor sube de vueltas sea mayor. No aumentan las revoluciones por minuto a las que
puede girar la mecánica pero sí la velocidad a la que aumenta su ritmo de giro, haciendo así
más rápida la respuesta al acelerador. En 1982 Volkswagen introdujo este elemento en el
motor de gasóleo de un Golf de la primera generación. Con 70 CV para una cilindrada de
1,6 litros aquél motor no era la panacea por potencia o suavidad de funcionamiento, pero
fue el inicio de una carrera imparable. Se había dado la primera vuelta de tuerca de las
mecánicas Diesel del grupo VAG. Entonces, ni siquiera los técnicos de la marca alemana
podían imaginar que dicha tuerca pudiera girar una y otra vez dando la sensación de ser un
tornillo sinfín. La segunda gran transformación se produjo en dos pasos y respondió a la
incorporación de la inyección directa. En realidad, los motores de gasóleo fueron pensados
ya para trabajar con esta técnica, pero a los automóviles de turismo hubo que dotarlos de
inyección indirecta para evitar las vibraciones y ruidos que ocasionaba la directa. Dado que
estos dos inconvenientes no lo eran tanto en vehículos industriales éstos utilizaron dicho
tipo de inyección directa mucho antes de ser acoplada a los turismos.
La "vuelta al pasado" en el sistema de inyección fue incorporada a un turismo por otras
marcas antes de que lo hiciera el grupo Volkswagen (primer paso), aunque lo cierto es que
los problemas de vibración y ruidos no fueron realmente solventados (o por lo menos muy
amortiguados) hasta la aparición de los TDI pues fueron estos los que, además de la
inyección directa, recurrieron a la gestión electrónica del motor y a la incorporación de
otros elementos que contrarrestaban las vibraciones.
Así, la primera mecánica de inyección directa comercializada en vehículos de turismo se
debió a la marca italiana Fiat. Esta lanzó al mercado mundial el Croma turbodiesel de
inyección directa en el año 1986 (2,5 litros y 105 CV) mientras que Rover continuó la saga
el mismo año con el Montego, que montaba la misma mecánica Perkins del Maestro pero
sustituyendo la inyección indirecta por la directa. Ahora bien, para encontrar las primeras
investigaciones del grupo Volkswagen en el terreno de la inyección directa de gasóleo para
turismos hay que remontarse a 1974,cuando el profesor Hans List comenzó un proyecto con
el objetivo de acoplar dicho tipo de motor a un automóvil. El por qué de estas
investigaciones no hay que buscarlo en el deseo de mejorar la técnica o en un intento de
diferenciarse de la competencia. La razón fundamental estuvo en la crisis del petróleo, que
hizo temblar los cimientos de una industria (la del automóvil) en la que el consumo de
combustible no había sido hasta entonces un parámetro de alta valoración.
Tan sólo tres años más tarde (1977) se había realizado un prototipo de motor denominado
AVL LDX 2001 que ya contaba con un sistema de inyector-bomba, aunque fuera
mecánico. Sin embargo, hubo que esperar cinco años para ver el primer turbodiesel del que
hemos hablado al principio. Tenía 16 CV más que la mecánica atmosférica que tomaba
como base pero continuaba utilizando inyección indirecta e inyectores tradicionales con
bujías de precalentamiento.
Los frutos reales de aquéllas primeras investigaciones no aparecieron en el mercado hasta
el año 1989, momento en el que vio la luz el Audi 100 TDI de cinco cilindros y 120 CV de
potencia. En este vehículo, además de la inyección directa, se incorporó la verdadera
aportación del grupo Volkswagen en el campo de la inyección directa Diesel, la gestión
electrónica del motor.
Además, se utilizó una inyección en dos fases e inyector de cinco orificios. Audi habló
entonces de inyección directa de segunda generación, y sus principales aportaciones
prácticas fueron la disminución de ruidos y un funcionamiento menos tosco que el de las
realizaciones anteriores. Desde entonces y hasta nuestros días la evolución de las mecánicas
TDI ha sido constante y, en cada ocasión, cometemos el error de pensar que ya se ha dado
la última vuelta de tuerca a los motores TDI.
LA BASE DEL ÉXITO
El bloque motor de 1896 cm3 no fue el primero en recibir la inyección directa pero desde
luego sí ha sido el más prolífico y, aún más importante, la base sobre la que se han
desarrollado posteriormente las innovaciones que han hecho de los TDI la referencia en
cuanto a mecánicas Diesel. La aparición de la inyección directa en dicho bloque se retrasó
dos años respecto a su debut en el Audi 100. Corría el año 1991 y el hermano pequeño del
100, el 80, recibía en primicia y en exclusiva el cuatro cilindros TDI con una potencia de 90
CV. Dicho motor tardó tres años en incorporarse al Golf, habiendo sido montado
anteriormente sobre el Passat. Con este nivel de potencia no imponía respeto a una
competencia que llevaba tiempo ofreciendo valores iguales o superiores, eso sí, los
consumos resultaban realmente contenidos.
Para la adecuación a la inyección directa se eliminó la precámara de turbulencia y,
utilizando una bomba rotativa de alta presión para todos los cilindros, se inyectaba el
gasóleo a través de inyectores Bosch de doble muelle a una presión máxima de unos 950
bares. Los inyectores tenían cinco orificios para mejorar la pulverización del combustible, y
el doble muelle conseguía una inyección en dos etapas que mejoraba la progresividad y
suavidad de la combustión. Aun así, el motor era tachado de excesivamente rumoroso y no
mejoraba a la competencia en prestaciones. Esta mecánica es todavía utilizada por un
amplio abanico de vehículos del grupo, desde el Ibiza al Octavia pasando por Golf,
Córdoba e incluso el derivado de turismo Volkswagen Caddy.
Dos años más tarde, en 1995, se incorporó, sobre la misma mecánica pero en la carrocería
del Golf, el turbo de geometría variable, con lo que la potencia ascendió de 90 a 110 CV. A
través de una unidad de control se ajustaba el ángulo de los atabes del turbo, haciendo
variar la presión de carga entre 0,95 y 1,95 bares. La bomba inyectora de émbolo axial
llegaba a ofrecer una presión de 1100 bares. Al mismo tiempo, y para soportar la
sobrecarga, se rediseñaron pistones y segmentos, se reforzó el cigüeñal y se aumentó el
tamaño del radiador de aceite, además de utilizar un nuevo volante motor de doble masa
buscando reducir vibraciones y sonoridad.
Con esta mecánica surgieron los primeros comentarios acerca de sus excelencias "es
prácticamente imposible encontrar otro coche con tan buenas prestaciones y tan bajo
consumo", la leyenda comenzaba a tomar forma. De hecho, este motor continúa moviendo
varios modelos del grupo con excelentes resultados. El mejor exponente es el
Ibiza que, sólo en su segmento por lo que respecta a su cifra de potencia, fue desde
principio catalogado de deportivo gracias a la excelente relación peso/potencia; poco más
de 10 kilogramos por CV.
Posteriormente se desarrolló un motor que, en buena lógica, debería haber sido el primer
paso de la inyección directa y que se presentó sobre el Seat Ibiza. Aquí, más que de
evolución podríamos hablar de involución, pues tomando como base el TDI de 90 CV se
procedía a eliminar el turbo para obtener una potencia de 64 CV. Con dicho motor no se
pretendía aumentar la potencia, de hecho, se mantenía inalterada con respecto al mismo
bloque con inyección indirecta, pero los consumos mejoraban en torno a un 15% de media.
Esta motorización tiene una particularidad, y es que dependiendo de tos modelos y marcas
que la utilizan rinde, teóricamente, 64 ó 68 CV sin cambios relevantes. Así, los derivados
de turismo Caddy e Inca y el Skoda Fabia se quedan en 64 mientras que Ibiza, Córdoba,
León y Golf ofrecen 4 CV más. La diferencia parece ser un mejor funcionamiento de la
versión más potente a revoluciones superiores, alcanzándose la potencia máxima a 4200
rpm frente a las 4000 de la versión de 64 CV. El par máximo es también superior pero se
mantiene sólo entre 2200 y 2600 rpm mientras que en la versión de 64 CV el valor máximo
es constante entre 1600 y 2800 rpm.
En 1998 se incorpora otra de las grandes novedades de los TDI, la bomba-inyector. Con
esta tecnología se conseguía una gran compacidad y se abandonaba la bomba axial que
trabajaba para todos los cilindros y proporcionaba un máximo de presión de 1100 bares.
Dicha bomba era sustituida por un sistema independiente para cada cilindro que, además,
llegaba a situar la presión máxima en 2000 bares y:'. era capaz de realizar una preinyección
que mejoraba la combustión. Con esta primera incorporación de la bomba-inyector se
lograba, más que aumentar la potencia máxima, mejorar la fuerza a bajo y medio régimen.
Por primera vez se acopló un cambio de seis relaciones a una mecánica TDI, y dado el
elevado par que ofrecía podía mover unos desarrollos de cambio que hubieran resultado
excesivamente largos poco tiempo antes. Así, el Golf o el Bora, que son los únicos modelos
que en la actualidad utilizan dicha mecánica (monovolúmenes aparte), llegan a tener un
desarrollo en sus marchas más largas de casi 55 km/h (54,91) Esto implica que a régimen
de par máximo (1900 rpm) el vehículo circula a poco menos de 105: km/h reales, es decir,
una velocidad más que habitual en carretera y a la que se pueden obtener consumos
realmente reducidos , sin requerir cambiar de marcha para adelantar o subir pendientes.
Como continuación de esta evolución mecánica : surgió una variante de menor potencia
que resulta, cuando menos, llamativa. Se trata .del TDI de 101 CV
oque apareció en el Skoda Fabia. Ya en la prueba de dicho vehículo hablábamos del
extraño comportamiento de Volkswagen respecto a sus potencias anunciadas. Así, los 101
CV (100 si hablamos de Golf o Bora) no se consiguen con cambios relevantes respecto a la
versión de 115 CV, o al menos la marca no las ha comunicado. Este motor cuenta, como el
más potente, con turbo de geometría variable y: bomba-inyector, pero su par: teórico se
sitúa 6 kg.m por debajo. Podría pensarse que se trata de un simple reajuste electrónico, pero
es que en nuestro banco de potencia las diferencias entre ambas mecánicas bien podrían
ser las existentes entre dos versiones de un mismo motor. Lo dicho, no acabamos de
entenderlo.
A finales del año 2000 se giró un poco más "la llave de la potencia" y el Audi A4 montó
por primera vez la versión de 130 CV. Para lograr dicho aumento de potencia se utilizó una
culata de diseño completamente nuevo, y se varió el flujo de combustible optimizando el'
inyector mediante la modificación de la geometría de sus orificios. Para soportar el mayor.
esfuerzo se adecuó la resistencia de los pistones, las bielas, el cigüeñal y el bloque motor.
Por su parte los pistones están fabricados en aleación de aluminio de mayor resistencia al
calor y la bomba de aceite vio incrementada su capacidad en un 25%. La presión de
inyección llega hasta los 2050 bares.
Tan sólo unos meses después de la aparición del motor anterior vio la luz la, hasta ahora,
más potente versión del cuatro cilindros, el TDI de 150 CV. Dé nuevo ocurre con esta
mecánica respecto ala de 130 CV lo qué ya comentamos entre la de 101 y 115. Presentado
primeramente en el Golf e introducido con posterioridad en el Seat León, las variaciones
que aporta e! motor de 150 CV no han sido especificadas por las marcas. En el Golf ni
siquiera se hace referencia a las mismas, mientras que en el León se habla de las diferencias
que tiene respecto a la versión de 110 CV. Así, aporta bomba-inyector, diseño optimizado
de los inyectores y pistones adaptados, es decir, las mismas variaciones que el motor de 130
CV.
Claro que también se habla de turbo de mayor tamaño, un nuevo recorrido de los gases de
admisión y la adopción de un intercooler mejorado, aunque no queda claro si dichas
variaciones fueron adoptadas por la versión de 130 CV. Lo cierto es que, una vez metidos
en banco, tanto el 130 como el 150 CV han mejorado tanto sus cifras de par como de
potencia. La versión de 130 ha llegado a ofrecer casi 150, y la de 150 se ha "conformado"
con 162 CV. Así, la diferente gestión electrónica del motor y aquellos cambios que, con
respecto al 110, no comparte con él de 130 CV, hacen que, efectivamente, su potencia final
sea mayor.
¿Dónde se esconde la potencia?
Si hoy día se alcanzan tan elevadas potencias de las mecánicas Diesel, ¿por qué no se ha
hecho antes? Lo cierto es que, de principio, estas mecánicas tenían todas las papeletas para
haberse convertido en dominadoras de la industria. La base de partida es aplastante en su
planteamiento: el poder calorífico del gasóleo es más de un 17% superior al de la gasolina
(155x106 Julios frente a 132x106) Además, la capacidad de aprovechamiento energético
del combustible es superior. Así, Volkswagen cifra dicho aprovechamiento en un 35% para
los motores Diesel tradicionales y 30% para los de gasolina, siendo de un 40% cuando se
trata de mecánicas con inyección directa y dotadas de turbocompresor. Por ello la fuerza
(par) que desarrollan los vehículos de gasóleo suele ser superior a la de los vehículos de
gasolina de similar, e incluso superior, cilindrada.
Pero dicho aprovechamiento se ha utilizado hasta hace poco tan sólo en el apartado del
consumo. La consecución de las prestaciones ha sido un proceso que ha tardado más en
iniciarse y que, una vez comenzado, se ha desarrollado con una rapidez que pocos podían
sospechar. Y es que la potencia final depende de otro factor que no entra en los cálculos
anteriores: las revoluciones a las que puede girar el motor.
Así, la potencia en CV es el par en kg.m multiplicado por 0,0014 y por las r.p.m a las que
gira el motor. Puesto que las mecánicas de gasóleo tienen mas dificultades para girar a
elevadas revoluciones, el objetivo de obtener de un motor Diesel la misma potencia que de
uno de gasolina se ha centrado, sobre todo, en alcanzar el par necesario para contrarrestar
su menor capacidad de giro. Podría crearse un motor de gasóleo que girara a mayor número
de vueltas, pero entonces quedaría resentida la fiabilidad mecánica por lo que es un camino
que se ha desestimado. Los tres caminos empleados para alcanzar dicha meta son la
incorporación del turbo, la aparición de la electrónica y la obtención de mayor presión de
inyección. El turbo fue el primero en aparecer, habiéndolo hecho en dos fases; la primera
tuvo lugar con el turbo propiamente dicho mientras que la segunda tuvo que ver con el
único Inconveniente que este elemento ocasionaba, sólo funcionaba bien a determinado
régimen de giro. Y así apareció el turbo de geometría variable. Lo de la electrónica fue
posterior. Aprovechando el desarrollo existente en dicho campo pudieron acoplarse
sensores en diferentes lugares del motor y a través del análisis de dichos datos, se variaban
parámetros para conseguir un funcionamiento mas eficiente de todo el sistema. Casi al
mismo tiempo que la electrónica comenzó a trabajarse en el aumento de presión en los
inyectores. La evolución de diferentes tipos de bombas axiales y rotativas hizo que la
presión máxima de las mismas pasara de 950 a 1850 bares en el grupo Volkswagen.
Mientras, el grupo Fíat desarrollaba el conducto común (common-rail), un sistema sencillo
que, con una simple bomba eléctrica, proporciona elevadas presiones. Pero el "invento" que
ha obtenido las mayores presiones ha sido la bomba-inyector. Este sistema, completamente
mecánico, es hoy capaz de alcanzar una presión máxima de 2050 bares.
Con todo, la historia de las mecánicas Diesel es análoga a la historia del patito feo, nació
como un pato para transformarse en un cisne, y dicho proceso de transformación ha sido
posible gracias a las innovaciones comentadas. Claro que si el turbo hizo que el pato
perdiera su poco atractiva imagen (léase mayores prestaciones y rapidez para subir de
vueltas) la inyección directa y el constante aumento de presión lo ha catapultado a la esfera
de los cisnes. Mejora de los consumos, aumento de la potencia y menores emisiones
contaminantes se aúnan en unas mecánicas cuyo mejor exponente se encuentra en un solo
apellido: TDI.