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Intercoolers
Intercoolers son intercambiadores de
calor montados entre un turbocargador y la entrada de aire
en un motor. Un intercooler es también un intercambiador
de calor pero esta usualmente localizado entre dos
compresores en un sistema de toma multi etapas, o
inmediatamente después de una unidad simple de compresión.
Los intercoolers caen dentro de la categoría de enfriadores de
carga de aire.
Turbo cargadores
y súper cargadores son en realidad compresores de aire.
Turbo cargadores (turbos) funcionan por presión de la
combustión y los súper cargadores (sopladores) funcionan
por el movimiento de una correa. Los gases en el aire se
clasifican como fluidos de baja densidad. Cuando el aire
se comprime, su energía y densidad aumentan. Pero la
compresión del aire también produce un calor no deseado,
que en realidad reduce la densidad de la carga de aire.
Esta es la razón por la que los intercoolers son importantes. Ambos están diseñados para
reducir la temperatura de la carga de aire y mantener la
densidad en la toma de aire.
Los primeros
intercoolers fueron usados en carros de carrera no mucho
después del comienzo del siglo XX. Estos viejos diseños no
eran mas que simples salientes metálicas que estaban
unidas a los tubos de entrada de aire.
Durante la Segunda
Guerra Mundial, los intercoolers fueron usados
con mucho éxito en aviones. Este fue un periodo de avances
significativos en el enfriamiento de supercargas y cargas
de aire.
El enfriamiento a
través de intercoolers siguió a los supercargadores en
autos de alta performance y carros de carrera, aviones y
lanchas de carrera, mientras los entusiastas buscaban mas
poder y performance en un paquete relativamente compacto.
Era un reto que venia con el alcanzar caballos de fuerza
extras-y como enfriar el aire comprimido de entrada.
Cuando el aire caliente corre a través de un intercooler
tipo, aire-aire, la fuerza de la presión inicial es
reducida por la perdida de fricción asociada con el paso
del aire a través de los tubos de entrada y el intercooler.
Esta caída en la potencia de presión inicial evita el
nivel esperado de la performance.
En un tiempo los
ingenieros de diseño focalizaban esfuerzos en la caída de
la potencia de la presión inicial y en mejorar la
eficiencia de los súper cargadores, con la esperanza de
eliminar los intercoolers.
En un esfuerzo
para minimizar las perdidas por fricción y las reducciones
de presión mientras el aire cargado pasa por el
intercooler, motores supercargados de alta performance
eran diseñados con enfriadores aire – a – agua, en lugar
de aire – a – aire. Se probo que el agua era de 8 a 9
veces mejor conductora que el aire en cuanto a se refiere
a transferencia de calor. Este hecho permitió el
desarrollo de intercoolers mas pequeños y la eliminación
de tubos y ductos de entrada alargados.
¿Cuál es mejor?
Sistemas aire a
aire son diseñados para dirigir cargas de aire de la
salida del turbo, a través de ductos de goma en forma de
codos de 90 y 45 grados, hacia un intercambiador de calor
montado frente al radiador y luego regresado a través de
mas tubos y codos a la cámara del motor. Toda esta tubería
contribuye a perdidas por fricción, reducción de la
presión y una densidad de aire mas baja.
Este tipo de
sistema esta también sujeto al calor por convección,
generado por otros componentes bajo estas condiciones.
Finalmente, un
motor turbo cargado con un enfriador aire a aire puede
perder mas del 40% de la presión inicial, una perdida neta
en la densidad del aire de entrada.
Considerando que
los enfriadores aire-a-agua son mas pequeños y pueden ser
montados en una vía mas pequeña entre el súper cargador y
la cámara de entrada del motor, la fuente externa de aire
para enfriamiento y las perdidas por fricción son casi
completamente eliminadas. El montaje de un enfriador aire
a agua en una vía directa entre la fuente de aire cargado,
mantiene casi toda la presión inicial y ofrece una carga
de aire que es mucho más densa.
Sistemas aire a
agua usan un intercambiador de calor adicional localizado
al frente del radiador en la vía del aire frío. En este
punto esto es en realidad un sistema aire a agua a aire.
El agua que circula a través del intercambiador primario
absorbe el calor del aire comprimido. El agua es entonces
dirigida a un reservorio, a través del Segundo
intercambiador (similar a un pequeño radiador), enfriada
por flujo de aire y luego retornada al intercooler, lista para absorber calor nuevamente.
Este sistema es
totalmente separado del sistema de enfriamiento del motor
y es muy eficiente en el enfriamiento continuo del agua y
la carga de aire.
En un intercooler
sistema aire a agua, el intercambiador de calor secundario
puede también estar montado en una ubicación alejada y
obtener flujo de aire para enfriar, de un ventilador
eléctrico controlado por un switch termostático. Este
montaje en una ubicación mas alejada permite un flujo sin
obstrucciones por el radiador y el condensador de aire
acondicionado y también asegura un mejor enfriamiento del
circuito del intercooler.
En resumen, sistemas aire a agua de
intercoolers, para aplicaciones de alta
performance, ofrecen mejor enfriamiento de la carga de
aire que los sistemas aire a aire con mas de un 80% de
eficiencia. Hay también una enorme reducción en la perdida
de presión causada por fricción. Sistemas aire a agua
también ayudan al enfriamiento del motor mediante el uso
de intercambiadores de calor secundarios montados a
distancia. Estos sistemas también ofrecen gran performance
en carretera. El aumento de potencia expresada en caballos
de fuerza puede subir desde 20 hp a 120 hp, dependiendo
del sistema especifico de aplicación.
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