Intercooler

Intercooler de aire a aire montado

Intercooler de aire a líquido (la parte en forma de cuboide de plata) en un motor turboalimentado BMW S55

Un intercooler es un intercambiador de calor utilizado para enfriar un gas después de la compresión. A menudo se encuentran en motores turboalimentados, los intercoolers también se utilizan en compresores de aire, acondicionadores de aire, refrigeración y turbinas de gas.

Motores de combustión interna

Aletas de refrigeración dentro de un intercooler aire-aire

Intercooler de aire a líquido para un motor marino

Usado más comúnmente con motores turbocargados, un intercooler se usa para contrarrestar el calor de compresión y la absorción de calor en el aire de admisión presurizado. Al reducir la temperatura del aire de admisión, el aire se vuelve más denso (lo que permite que se inyecte más combustible, lo que da como resultado una mayor potencia) y es menos probable que sufra preencendidos o detonaciones. Se puede proporcionar enfriamiento adicional rociando externamente una fina niebla sobre la superficie del intercooler, o incluso en el aire de admisión mismo, para reducir aún más la temperatura de carga de admisión a través del enfriamiento por evaporación.

Los intercoolers pueden variar drásticamente en tamaño, forma y diseño, según el rendimiento y los requisitos de espacio del sistema. Muchos automóviles de pasajeros usan intercoolers montados en la parte delantera ubicados en el parachoques delantero o en la abertura de la parrilla, o intercoolers montados en la parte superior ubicados sobre el motor. Un sistema de refrigeración intermedia puede utilizar un diseño aire-aire, un diseño aire-líquido o una combinación de ambos.

Múltiples etapas de compresión

En los motores de automóviles en los que se utilizan varias etapas de inducción forzada (por ejemplo, un motor secuencial de doble turbo o de doble carga), el enfriamiento intermedio suele tener lugar después del último turbocompresor/supercargador. Sin embargo, también es posible utilizar intercoolers separados para cada etapa de la turboalimentación/sobrealimentación, como en el coche de carreras JCB Dieselmax con récord de velocidad en tierra. Algunos motores de aviones también usan un intercooler para cada etapa de la inducción forzada. En los motores con turbocompresor de dos etapas, el término intercooler puede referirse específicamente al enfriador entre los dos turbocompresores y el término postenfriador se usa para el enfriador ubicado entre los dos turbocompresores. turbo y el motor. Sin embargo, los términos intercooler y enfriador de aire de carga también se usan con frecuencia, independientemente de la ubicación en el sistema de admisión.

Método de transferencia de calor

Los intercoolers aire-aire son intercambiadores de calor que transfieren el calor del aire de admisión directamente a la atmósfera. Alternativamente, los intercoolers de aire a líquido transfieren el calor del aire de admisión al líquido intermedio (generalmente agua), que a su vez transfiere el calor a la atmósfera. El intercambiador de calor que transfiere el calor del fluido a la atmósfera funciona de manera similar al radiador principal en el sistema de enfriamiento de un motor enfriado por agua o, en algunos casos, también se usa el sistema de enfriamiento del motor. para el sistema de refrigeración intermedia. Los intercoolers de aire a líquido suelen ser más pesados que sus equivalentes de aire a aire, debido a los componentes adicionales que componen el sistema (por ejemplo, la bomba de circulación de agua, el radiador, el fluido y las tuberías).

La mayoría de los motores marinos utilizan intercoolers de aire a líquido, ya que se puede acceder fácilmente al agua del lago, río o mar para fines de refrigeración. Además, la mayoría de los motores marinos están ubicados en compartimentos cerrados donde sería difícil obtener un buen flujo de aire de refrigeración para una unidad aire-aire. Los intercoolers marinos toman la forma de un intercambiador de calor tubular con el aire pasando alrededor de una serie de tubos dentro de la carcasa del enfriador y el agua de mar circulando dentro de los tubos. Los principales materiales utilizados para este tipo de aplicación están destinados a resistir la corrosión del agua de mar: Cobre-Níquel para los tubos y bronce para las tapas de agua de mar.

Alternativas

Una alternativa al uso de intercoolers, que rara vez se usa en estos días, era inyectar el exceso de combustible en la cámara de combustión, de modo que el proceso de vaporización enfriara los cilindros para evitar golpes. Sin embargo, las desventajas de este método fueron el aumento del consumo de combustible y las emisiones de gases de escape.

Compresores de aire

Intercooler montado en un compresor de aire de dos etapas Ingersoll 1910

Esquema de un compresor de dos etapas con intercooler

Los intercoolers se utilizan para eliminar el calor residual de la primera etapa de los compresores de aire de dos etapas. Los compresores de aire de dos etapas se fabrican debido a su eficiencia inherente. La acción refrigerante del intercooler es la principal responsable de esta mayor eficiencia, acercándola a la eficiencia de Carnot. Eliminar el calor de compresión de la descarga de la primera etapa tiene el efecto de densificar la carga de aire. Esto, a su vez, permite que la segunda etapa produzca más trabajo a partir de su relación de compresión fija. Agregar un intercooler a la configuración requiere inversiones adicionales.