De acordo com o empresário Glauco Diniz Duarte, o turbo é um recurso que pode ser usado para tirar proveito de uma energia que seria desperdiçada. É um engano comum achar que a metade de escape do turbo (metade quente) é acionada unicamente pela energia cinética da exaustão batendo contra ele (como segurar um cata-vento de criança atrás do cano de descarga).
Mesmo que a energia cinética do fluxo do escapamento realmente contribua para o trabalho do turbo, a grande maioria da energia transferida vem de uma fonte diferente. Tenha em mente a relação entre calor, volume e pressão quando falamos de gases. Alto calor, alta pressão, e baixo volume são todos estados de alta energia ; já baixo calor, baixa pressão, e grande volume são estados de baixa energia . Então nosso pulso de exaustão de gás sai do cilindro em alta temperatura e alta pressão. Ele se mistura aos outros pulsos de exaustão e chega na entrada do turbo – um espaço muito pequeno. Neste ponto, temos altíssima pressão e altíssimo calor, portanto nosso gás tem um altíssimo nível de energia. Quando ele passa pelo difusor e para dentro do corpo da turbina, vai de um lugar apertado para um lugar espaçoso. Assim, ele se expande, esfria, desacelera e libera toda a energia contra as pás da turbina, fazendo-a rodar. Pronto! Acabamos de recuperar alguma energia do calor do escapamento, que de outra forma teria sido perdida.
Glauco explica que este é um efeito mensurável: coloque um termômetro na entrada e saída do turbo e você verá a tremenda diferença na temperatura. Mas o que isto significa de verdade? A princípio, a quantidade de trabalho que pode ser realizado através de uma turbina de escapamento é determinada pela diferença de pressão na entrada e saída (aumente a pressão na entrada do turbo, diminua a pressão na saída, ou faça os dois, e você tem mais potência). Pressão é calor, calor é pressão. Aumentar a pressão na entrada é possível, mas difícil. Diminuir a pressão na saída é fácil – simplesmente coloque um escapamento maior, sem resistências. É comum ouvir de pessoas que instalaram em seus veículos escapamentos esportivos o seguinte comentário: “meu turbo acelera mais rápido agora”. Sim, isto porque baixando a pressão na saída, você aumenta a diferença de pressão e então o gás poderá expandir-se mais gerando mais energia. Esta energia gira as pás do turbo mais rapidamente. Não pense então que quem troca o escapamento de um carro o faz pelo barulho. Existem escapamentos esportivos tão silenciosos quanto o original. Só são menos restritivos.
Falamos sobre o “lado quente”, do escapamento. Glauco diz que o turbo possui também um “lado frio”, o lado do compressor. Vimos o que é um turbo, como a turbina do escapamento (lado quente) funciona, e agora nos voltamos para o lado do compressor do turbo. Se você conseguiu produzir trabalho a partir da expansão de um gás via turbina, pode-se imaginar que você pode comprimir um gás acionando o eixo da turbina com uma fonte de energia. Em outras palavras, o lado compressor é simplesmente o lado da turbina rodando invertido. Exatamente as mesmas leis se aplicam aí, só que agora ao contrário: pegamos um gás de baixa pressão, baixa temperatura trabalhamos sobre ele com as pás do compressor, e obtemos um gás de alta pressão, alta temperatura. Este aumento de temperatura é indesejado e vai nos trazer problemas mais tarde, mas logo falaremos sobre isso (Intercooler).
Segundo Glauco, apesar do lado da turbina e o lado do compressor serem essencialmente semelhantes, eles não são exatamente iguais, e o motivo disso está relacionado à química da combustão. Um determinado volume de ar vai queimar uma exata quantidade de combustível, numa proporção de ar:combustível de aprox. 14:1. O volume de exaustão produzido é muito maior do que o volume de ar usado para criá-lo e a pressão resultante é muito maior do que a pressão de entrada poderá ser; por isso o desenho da roda e compartimento são completamente diferentes. O que nos leva ao projeto da turbina/compressor.As turbinas são impressionantes. Elas são leves, e MUITO eficientes, mas tendem a sofrer com variações de RPM. Assim, uma turbina/compressor é muito eficiente numa certa capacidade de RPM/fluxo, mas se você varia demais o RPM do eixo, a eficiência diminui. Acelere demais, e as lâminas da turbina cavitam e sofrem um “stall” aerodinâmico; resultado: o fluxo cai. Muito devagar, as lâminas não estão “mordendo” ar suficiente e o fluxo também cai. Veja este exemplo. O Tanque M1A1 Abrams pesa perto de 55 toneladas, muitas das quais em blindagem. (Aço e Urânio) Ele possui um motor turbo que produz 1800 HP medidos nas rodas… hmmm, esteiras, o que é suficiente para mover o monstro a uns 120 Km/h . A turbina é fantasticamente pequena, e pesa entre 150 a 200 Kg . Comparada ao peso do tanque, parece nem existir. Entretanto, o desenho da turbina foi otimizado para trabalhar em “PNF” (“Pé No Fundo”):
Glauco destaca que com PNF, a turbina tem consumo de gasolina equivalente a um diesel na mesma potência, mas na lenta, a eficiência da turbina cai ao ponto de o consumo (por minuto de funcionamento) ser **maior** na lenta do que com PNF!!! As turbinas são fantásticos geradores de potência para veículos que funcionam num RPM constante todo tempo – como tanques, barcos, aviões, IndyCarss, etc. Para veículos que frequentemente variam de rotação, elas exigem alguns acessórios, descritos mais adiante (BOV, Wastegate). Isto também explica porque o turbo do Mitsubishi Eclipse 2G tem o diâmetro menor do que os 1G. Foi recalculado para acelerar a ventoinha mais rapidamente, atingindo a rotação (e pressão) de trabalho mais cedo (acreditando-se que o turbo será usado na faixa de giro do motor de 2000 a 4500 RPM). Se você pretende usar o turbo numa faixa mais alta, digamos entre 2000 e 5300, o turbo maior do 1G estará melhor dimensionado. Isto falando do giro ideal, pois é óbvio que mesmo acima desta faixa o turbo ainda está ajudando.